静止轨道高分辨率相机Geo-Oculus方案论证研究

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“高分四号”卫星凝视相机设计与验证

“高分四号”卫星凝视相机设计与验证
练敏隆;石志城;王跃;董杰
【期刊名称】《航天返回与遥感》
【年(卷),期】2016(037)004
【摘要】2015年12月29日，中国第一颗地球静止轨道高分辨率光学遥感卫星—“高分四号”卫星在西昌卫星发射中心成功发射，星上装载的北京空间机电研究所研制的高分辨率光学遥感凝视相机，可以获取星下点可见光近红外谱段（全色及多光谱）50m地面像元分辨率、中波红外谱段400m地面像元分辨率图像，地面覆盖超过400km´400km。

文章介绍了该相机的组成及工作原理、相机的关键技术及实现情况，给出了地面测试与试验结果，对在轨运行和测试情况进行了简单介绍，列出了在轨测试的主要结论。

【总页数】8页(P32-39)
【作者】练敏隆;石志城;王跃;董杰
【作者单位】北京空间机电研究所，北京 100190;北京空间机电研究所，北京100190;北京空间机电研究所，北京 100190;北京空间机电研究所，北京 100190【正文语种】中文
【中图分类】P237
【相关文献】
1.“高分四号”卫星凝视相机脉冲管制冷机 [J], 蔡京辉;赵密广;洪国同
2.“高分四号”卫星相机热控系统设计及验证 [J], 于峰;徐娜娜;赵宇;徐先锋;封艳
广
3.“高分四号”卫星面阵凝视相机超分辨技术 [J], 刘薇;高慧婷;曹世翔;何红艳;谭伟
4.“高分四号”卫星凝视相机的技术特点 [J], 马文坡;练敏隆
5.“高分四号”卫星凝视相机视频电路设计与实现 [J], 郭宇琨;王衍;王建宇
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地球静止轨道高分辨率相机系统控制技术应用

地球静止轨道高分辨率相机系统控制技术应用唐士建;张东浩;柴凤萍【摘要】GF-4 satellite was successfully launched at the end of 2015. Its high-resolution camera as the main satellite payload can solve the observation problem that the camera in low orbit cannot observe mutations, continuous natural disasters or adverse weather. To achieve fast, continuous, reliable and stable observation in about 36,000km geostationary orbit, in addition to high-resolution detectors and video processing circuit, it is necessary to rely on orderly deployment of camera internal resources and intelligent imaging control achieved by management and control equipment. This paper describes the system architecture of management and control equipment specialited for GF-4 high-resolution camera of geostationary orbit, recommends a new, long-life and multiple redundant mechanism control architecture in geostationary orbit, and details the autonomous control of the infrared radiation calibration and the autonomous variable speed control of the spectral filter mechanism based on this mechanism control framework. It also describes a variety of new camera system control technology, such as visible multi-mode imaging control, auto infrared imaging mode, infrared imaging control with safeguard and digital PID temperature control. The results of the paper provide references for developing the future products in the aspects of system reliability framework, independent process control, and software fault tolerance.%“高分四号”卫星于2015年12月发射成功，主载荷高分辨率相机可解决低轨卫星相机不能满足突变的或连续的自然灾害、恶劣气象等的观测需求问题。

面向持续观测的静止轨道高分辨率光学成像卫星应用模式设计与分析

面向持续观测的静止轨道高分辨率光学成像卫星应用模式设计与分析孔祥皓;李响;陈卓一;杨桦;李果【摘要】为充分发挥静止轨道高分辨率光学成像卫星在持续观测应用方面的作用,在分析静止轨道卫星轨道特点、成像特点、成像优势的基础上,充分利用静止轨道高分辨率光学成像卫星任务响应速度快、重复探测频率高、姿态机动灵活等特点,提出了一种适合持续观测的星地一体应用模式,该模式综合考虑平时和应急两种态势,规划了5种具体的观测模式,可以为提高静止轨道高分辨率光学遥感卫星的规划和应用提供依据.【期刊名称】《影像科学与光化学》【年(卷),期】2016(034)001【总页数】8页(P43-50)【关键词】静止轨道;光学成像卫星;应用模式;持续观测【作者】孔祥皓;李响;陈卓一;杨桦;李果【作者单位】中国空间技术研究院总体部,北京100094;中国空间技术研究院总体部,北京100094;中国空间技术研究院总体部,北京100094;中国空间技术研究院总体部,北京100094;中国空间技术研究院总体部,北京100094【正文语种】中文静止轨道高分辨率光学成像卫星是世界遥感卫星发展的一个重要领域[1]。

由于其轨道特点，可长期驻留于固定区域上空，不受过境时间束缚，结合面阵成像体制在任务设置、辐射分辨率、几何精度等方面的优势，有利于实现一个具备快速任务响应能力、高频率重复探测能力、大范围多目标持续监视能力的对地观测系统，且具有单景幅宽大、动态范围大、信噪比高(尤其对于低照度成像条件)、相对几何精度高(单景图像内)、具有一定全天时探测能力等优点，非常适合于对地进行长期的连续监视和快速的访问成像。

Astrium公司在2012年10月5日的第63届国际宇航联大会上表示已经具备了制造一种3 m分辨率静止轨道对地观测卫星(HRGeo)的能力[2]，这种卫星可以为军事和国家安全用户提供持续的监测视频。

军事官员们表示，他们愿意牺牲一些分辨率来换取对某个目标区域的持续监视能力[3]。

实现同步轨道(GEO)高分辨力对地观测的技术途径(下)

实现同步轨道(GEO)高分辨力对地观测的技术途径(下)于前洋;曲宏松【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2009(002)001【摘要】在地球静止同步轨道(GEO)上实现高分辨力对地观测,具有一系列独特优点,远为其它轨道所不及.然而,对于36 000 km的远程高分辨力可见波段观测,要求望远镜必须具备20 m以上口径的主镜.传统的空间相机,如果要有如此大的口径,其总质量将超过1000 t,无法发射到GEO上.无支撑薄膜望远镜和大口径衍射望远镜,可以大幅度降低主镜质量面密度,从而降低整个相机系统的总质量,可算是一种极好的技术途径.分步发射与在轨装配,则提供了可供此类观测系统实施从地面转运到GEO的技术手段.基于变换成像原理的傅里叶望远镜,将高分辨力的取得,由增大接收口径转变为加大发射间隔,用大面积回波能量探测加上傅里叶分量重构,取代常见的目标图像直接探测,突破了远程高分辨力观测的致命瓶颈.近完美透镜为突破衍射极限提供了可能性,从而为超分辨力观测开拓出一片科学的新天地.负折射率材料(左手型材料)可制成完美透镜,而光子晶体是负折射率材料的热门选择之一,基于表面等离子激元(SPP)的光子器件则是其另一种选择.【总页数】9页(P1-9)【作者】于前洋;曲宏松【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033【正文语种】中文【中图分类】TP722;V243【相关文献】1.对地观测卫星太阳同步轨道的快速设计方法 [J], 于绍华;杨林娜2.利用C波段转发数据实现GEO卫星轨道确定 [J], 毛悦;宋晓勇;贾小林;吴显兵;冯来平3.星下点轨迹为"∞"字形同步卫星轨道的实现及应用 [J], 李红;包海涛4.实现同步轨道（GEO）高分辨力对地观测的技术途径（上） [J], 于前洋;曲宏松5.“轰鸣”号火箭发射“GEO—IK-2”对地观测卫星，卫星未能进入目标轨道而宣告失效 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高分辨率航空正射影像技术设计难点探讨

高分辨率航空正射影像技术设计难点探讨摘要:论文基于项目区域概况及数据，主要探讨了高分辨率影像在影像处理方面的技术流程及重难点分析。

Abstract: Based on the general situation and data of the project area, this paper mainly discusses the technical process of high resolution image processing and the analysis of key and difficult points.关键词：航空遥感技术；技术流程；难点Keywords: aerial remote sensing technology; technical process; difficulties1项目区域概况及数据本次研究选取某市中心城区作为研究区域，实验的数据分别是2018年度DOM影像，空间分辨率为0.05m。

为了完成本次研究，截取完整影像上较为典型的子区域作为研究区域。

该区域是典型的城镇用地，土地开发度高，利用情况复杂。

本区域采用POS/GNSS辅助数字航空摄影技术，满足高分辨率影像成图要求。

使用徕卡DMCIII航摄仪，镜头焦距92mm，相对航高1012m，可以更好的获取地面影像。

2影像数据处理流程2.1 影像数据处理DMCIII影像预处理采用HxMap软件进行影像数据处理，该软件操作简单方便，只需要少量的人工干预即可处理大量的航摄影像。

DMCIII影像处理过程即从第Lv100级影像处理到级影像的过程，其处理流程一般包括四个步骤：①数据获取。

数据获取由曝光瞬间各分镜头成像记录的RAW格式文件为主体，存储于相机嵌入式硬盘之中，完成航飞后即可抽取，方便携带。

此阶段为Lv100级别数据。

②数据下载（Ingest）。

数据下载可在飞机上或者室内完成。

下载过程将一主四分五个镜头的原始数据进行合并。

静止轨道高分辨率光学遥感探索

点像元分辨率可达２．ｍ。这样的空间分辨率在很多领域都具有较高的应用价值，１５尤其是静止轨道光学遥
感可以实现对特定范围的连续观测并得到一定的空间分辨率，与低轨的全球观测和高的空间分辨率恰好形成了互补，因此在此方面许多国家都开展了研究工作Ｊ。２０印度发布了其 “ ０７年十一五 ”航天发展规划（０７２１）２０－０２。在遥感领域新规划了１２个项目，其中包括 “ 止轨道高分辨率成像卫星 ”（Ｏ—ＲＩ静ＧＥＨＭＡＧＲ。规划中计划２１Ｅ）００年发射ＧＯＨＥ．ＲＩＭＡＧＥＲ卫星，卫星质量１０ｇ０ｋ，星上带有 “ ２先进宽视场遥感器 ”（ＷＦＳ，覆盖可见光、近红外和短波红外谱段，最高ＡＩ）分辨率６０ｍ，幅宽大于７０ｋ０ｍ。卫星能每半小时以６分辨率覆盖一次印度全境。卫星主要用于农作物０ｍ
收稿日期：２１— ３２；收到修改稿日期：２１— ４２０２０— ８０２０ —０基金项目：中国空间技术研究院基金资助项目作者简介：陶家生（９４）１６一，男（汉族），北京人。研究员，博士，主要研究光学遥感和卫星总体总装技术。Ｅｍａ：ｊｓｎｔ＠ｙｈｏｔｍ．。 — ｉｉｅｇａｌａｏａｏ．ｃｏｎ
摘要：为了实现地球静止轨道高分辨率光学遥感，研究了在运载的动力学环境上与低轨的差异。分析了主动飞行段时间长、力学环境差、在成像方法上采用面阵成像、轨道高等原因使相机体积增大的问题。对静止轨道２．ｍ１５分辨率模拟相机进行了研究，开展了动力学模拟试验，得到了相机关键部位的测试参数，证明了地球静止轨道高

基于无迹卡尔曼滤波的高纬度超视距目标跟踪方法

基于无迹卡尔曼滤波的高纬度超视距目标跟踪方法孙永侃;张萍萍【摘要】In the traditional OTH target tracking,the target position information is transformed to the right angle coordinate system which the origin of it is the fusion center,aiming at the problem of target location information error caused by the use of this method in high latitude area,the transformation of the target information to the transverse earth coordinate is proposed,on the basis of this,the target motion model,the target observation model and the OTH target tracking model based on UKF are constructed,the results of simulation analysis show that,the method proposed in this paper can improve the tracking accuracy of the OTH target in high latitude area,it can meet the requirements of the information accuracy of the OTH target in the naval battle command system of the high latitude area.%传统超视距目标跟踪中将目标位置信息转变到以融合中心为原点的直角坐标系下进行,针对这种方法在高纬度地区使用所带来的目标位置信息误差问题,提出将目标信息转变到横向地球坐标进行表示,在此基础上构建了目标运动模型、目标观测模型以及基于无迹卡尔曼滤波的超视距目标跟踪模型,仿真分析结果表明,所提出的方法能够提高高纬度地区的超视距目标跟踪精度,能够满足高纬度地区舰艇作战指挥系统对超视距目指信息的精度需求.【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2018(043)001【总页数】8页(P121-127,131)【关键词】高纬度;超视距目标跟踪;横向坐标系;目标运动模型;目标观测模型;UT变换;无迹卡尔曼滤波【作者】孙永侃;张萍萍【作者单位】海军大连舰艇学院,辽宁大连116018;海军大连舰艇学院,辽宁大连116018【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言单平台、单传感器在复杂海战场环境感知中缺乏全天候、高空间覆盖范围、隐身等功能［1］，与其他海域相比，北冰洋海域覆盖的大面积浮冰限制了水面舰艇的活动范围，因此，需要来自包括岸基雷达、友邻舰、舰载直升机、预警机等非本舰的第三方超视距引导信息来协助对目标位置进行精确定位与跟踪，才能保证水面舰艇极区全区域的战场感知能力。

静止轨道高分辨率光学成像卫星发展概况

第39卷第4期航天返回与遥感2018年8月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING55静止轨道高分辨率光学成像卫星发展概况李果孔祥皓（北京空间飞行器总体设计部，北京 100094）摘要近年来，随着光学载荷成像技术和卫星姿态控制技术的发展，出现了在地球静止轨道实现几百至几米分辨率光学成像卫星的相关研究，此类卫星运行在地球静止轨道上，可长期驻留于固定区域上空，具有实时任务规划与响应能力，在灵活的任务编排、实时动态监测、多任务适应的工作模式等方面具有低轨卫星不可比拟的优势，能够实现“同时具有高空间分辨率和高时间分辨率”的天基光学遥感能力。

文章调研了世界各国静止轨道高分辨率光学成像卫星的发展现状，进一步分析了适合静止轨道成像的新型成像技术及静止轨道高分辨率光学成像卫星载荷与平台一体化设计技术的发展趋势，并在此基础提出了中国发展静止轨道高分辨率光学成像卫星的启示和建议。

关键词地球静止轨道光学成像卫星新型成像技术中图分类号: TP7文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2018)04-0055-09DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2018.04.007Overview and Development Trends of High-resolution OpticalImaging Satellite at Geostationary OrbitLI Guo KONG Xianghao（Beijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing 100094, China）Abstract Recently, with the developments of optical imaging and satellite attitude control technologies, studies on high-resolution (from hundreds to a few meters) optical imaging satellite at geostationary orbit have caught more and more attentions. At the geostationary orbit, the advantage in long integral time can be utilized adequately to meet the demands of military and civilian users. This paper presented the development status of global new imaging technology and high-resolution optical imaging satellite at high orbit. And then, the development trends of these technologies were further discussed. In the end, based on this analysis, inspirations and suggestions were depicted on how to develop the high-resolution optical imaging satellite at high orbit in China.Key words geostationary orbit; optical imaging satellite; new imaging technology0引言地球静止轨道对地观测技术非常适合于对地球进行长期的连续监视。

地球静止轨道高分辨率相机系统控制技术应用

地球静止轨道高分辨率相机系统控制技术应用地球静止轨道高分辨率相机系统控制技术应用随着人类技术的不断发展，航空航天领域中的高分辨率相机技术也取得了显著的进步。

在现代空间观测中，地球静止轨道高分辨率相机系统是一个重要的工具。

针对这种技术，本文将探讨其控制技术应用并分析其优缺点。

地球静止轨道高分辨率相机系统的控制技术应用主要包括图像采集与处理、相机姿态控制、相机对准及对焦控制等方面。

图像采集与处理是系统的重要组成部分，通过合理的图像采集策略以及高效的图像处理算法，可以在多光谱、高分辨率等方面实现更为突出的性能。

这需要对相机系统的控制技术有充分的掌握，了解相机技术的相关知识和基础，充分发挥相机系统的性能。

相机的姿态控制是相机系统控制的重要组成部分之一。

在地球静止轨道上，当相机旋转或转动时，其姿态信息即发生改变，从而影响到图像的成像质量。

针对这种情况，在相机系统的控制中，需要实现相机姿态控制，通过合理的算法和控制模型，对相机的旋转和转动进行控制，从而保证相机姿态信息的稳定，从而达到最好的成像效果。

相机对准以及对焦控制是相机系统控制的另一个重要方面。

由于地球静止轨道的高度，相机与地球之间的距离相对较高，因此传感器成像物体的大小较小，而且目标距离变化较小，相机对准与对焦控制变得尤其关键。

在相机系统的控制中，我们需要更好的算法和控制模型，通过控制相机的对准并精确对焦来实现最佳成像效果。

总的来说，地球静止轨道高分辨率相机系统控制技术应用能够帮助我们实现更好的成像效果。

但是其控制技术应用也存在一些缺点。

比如相机姿态控制需要对传感器、惯性仪及控制算法等都有较高的要求；对准与对焦控制需要通过高级算法实现，其控制复杂度相对较高，需要用优秀的工程师来完成。

总结：综上，地球静止轨道高分辨率相机系统的控制技术应用是航空航天领域的重要工具之一。

随着控制技术的发展，相机系统的成像性能会不断得到完善，为我们更好地了解地球上的形态、状况等提供更好的服务。

地球静止轨道遥感相机一体化设计

地球静止轨道遥感相机一体化设计地球静止轨道遥感相机一体化设计的论文摘要地球静止轨道遥感相机是一种广泛使用的遥感工具，主要用于地球各种自然和人文物理事件的监测和研究。

为实现更好的成像效果和更便捷的操作方式，本文提出了一种基于一体化设计的地球静止轨道遥感相机。

该设计不仅提高了成像质量，还简化了操作流程，提高了操作效率。

本文详细介绍了该设计的思想、原理、构成和应用效果，并对其未来发展进行了展望。

关键词：地球静止轨道，遥感相机，一体化设计，成像质量，操作效率引言遥感相机是一种通过从高空或太空对地面进行拍摄捕捉到的照片和图像的设备。

在环境监测和地球科学研究等领域中得到了广泛的应用。

地球静止轨道遥感相机（GEO遥感相机）具有飞行高度高，持续时间长，成像清晰等优点。

一体化设计是将多个单独的部件或系统集成到一个完整的单元中的设计方法。

在遥感领域中，一体化设计可以提高成像质量和操作效率。

在本研究中，我们提出了一种基于一体化设计的地球静止轨道遥感相机，以提高成像质量，简化操作流程，提高操作效率。

设计原理本设计通过将遥感相机的成像元件、循迹控制、通讯、供电等主要部分集成到一个设备中来实现一体化设计。

该设计的主要原理是将遥感相机的所有部分集成到一个设备中，从而减少部件之间的连接和干扰。

同时，该设计的通讯和供电系统也被优化，以提高数据传输速度和稳定性。

此外，设计还需要考虑到相机的稳定性，这可以通过在设计中添加惯性测量单元（IMU）和控制自动反向补偿功能来实现。

设计构成本设计主要由以下几个部分构成：- 成像元件（sensor）: 遥感相机成像元件是相机采集数据的主要部分。

该设计采用了高质量的成像元件，以提高成像质量。

- 循迹控制（guidance & control）: 循迹控制模块主要用于控制相机的航向方向和位置。

- 通讯系统（communications）: 通讯系统用于将采集到的数据传输回地面。

- 供电系统（power）: 供电系统为相机提供所需的电源和能量。

“高分四号”卫星凝视相机视频电路设计与实现

“高分四号”卫星凝视相机视频电路设计与实现郭宇琨;王衍;王建宇【摘要】GF-4 satellite is the first China’s GEO remote sensing satellite, whose camera system can obtain 50m resolution image information from a 36 000km GEO. An area array CMOS image sensor module quickly generates a large number of parallel data, which puts forward higher requirements for video circuit that is the core of an image sensor module. The traditional design method is unable to produce signal integrity, and not suitable for the higher requirements. In this paper, through simulation analysis and experimental verification, by comparison with the conventional design method and according to sensor module characteristics and input and output characteristics, an area array CMOS image sensor camera video circuit is advanced based on the proposed new design scheme. It is proved correct and feasible, and better than the conventional one. The proposed approach has been successfully applied in GF-4 satellite and has wide application prospect in the remote sensing field where t he requirements are increasingly complicated.%“高分四号”卫星是中国首颗地球静止轨道遥感卫星，其携带的凝视相机系统能够实现在36000km的地球静止轨道拍摄到50m分辨率的图像信息。

地球静止轨道遥感相机一体化设计

地球静止轨道遥感相机一体化设计
王跃;李世其;张锦龙;高有道;刘川
【期刊名称】《航天返回与遥感》
【年(卷),期】2016(037)004
【摘要】文章针对地球静止轨道遥感器设计需求，运用光机热集成设计的方法对相机进行了一体化设计。

通过复合支撑方法实现了大口径SiC主镜的高稳定性支撑，保证了反射镜面形的稳定性；相机主体结构在兼顾双通道集成支撑与装调基础上，通过优化设计，保证了相机结构的高刚度、高稳定性；相机的隔振系统针对卫星基频进行了解耦设计，保证相机镜头的安全性；相机遮光罩通过结构及热控一体化设计，有效降低了热控功耗；相机整机力学试验及真空热试验的 MTF 测试结果表明，相机主体具有较高的稳定性。

【总页数】9页(P40-48)
【作者】王跃;李世其;张锦龙;高有道;刘川
【作者单位】北京空间机电研究所，北京 100094; 华中科技大学，武汉 430074;华中科技大学，武汉 430074;北京空间机电研究所，北京 100094;北京空间机电研究所，北京 100094;北京空间机电研究所，北京 100094
【正文语种】中文
【中图分类】V443+.5
【相关文献】
1.地球静止轨道遥感器空间热流模拟方法研究 [J], 徐娜娜;于峰;封艳广
2.地球静止轨道高分辨率相机系统控制技术应用 [J], 唐士建;张东浩;柴凤萍
3.地球静止轨道凝视型相机热分析与热设计 [J], 赵振明;王兵;高娟
4.地球静止轨道遥感卫星相机太阳规避设计 [J], 彭洲;李振松;乔国栋;刘新彦
5.航天科技承研地球静止轨道超高分辨率相机进入联调阶段 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

国内首台地球同步轨道高分辨凝视相机精细化管理

现代经济信息国内首台地球同步轨道高分辨凝视相机精细化管理刘　晨　周　泉　马国辉　王翰辰北京空间机电研究所摘要：高分四号相机系统是我国第一台地球同步轨道高分辨率对地观测相机，首次采用了面阵凝视成像体制，开辟了我国地球同步轨道高分辨率对地观测技术的新领域。

高分四号相机作为首发高轨面阵凝视成像相机，技术难度大，关键技术攻关项目多，研制周期十分紧张，因此项目组在研制过程中制定了“策划先行、制定关键路径专题计划、过程风险控制、严格计划监控”的方法和原则，加强对项目关键路径的计划把控及监督，有效的推动了项目的高效运行划的推进，为项目研制成功奠定了基础。

关键词：地球同步轨道高分辨凝视相机；精细化管理中图分类号：V445.8 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2017)015-0326-02一、概述高分四号地球同步轨道大面阵凝视相机是一台工作于地球同步轨道上用于对地观测的光学遥感相机。

作为我国第一台地球同步轨道高分辨率对地观测相机，首次采用了面阵凝视成像体制，开辟了我国地球同步轨道高分辨率对地观测技术的新领域。

相机同时具有可见光近红外成像通道和中波红外成像通道，技术难度大，关键技术攻关项目多，研制周期十分紧张。

项目团队在研制过程中制定了“策划先行、制定关键路径专题计划、过程风险控制、严格计划监控”的方法和原则，将PMI项目管理体系应用于型号研制管理，加强对项目范围管理以及关键路径的计划把控及监督，形成了一系列项目管理的基准规范，有效的推动了项目的高效运行划的推进。

二、项目精细化管理每个项目都会创造独特的产品、服务或者成果，由于项目的独特性，所以每一个项目会存在项目自身的主要制约因素，而对于高分四号相机的研制，由于相机研制周期短，关键技术攻关多，技术难度大，项目的主要制约因素就需要从范围、进度及风险这三个方面重点分析及管理。

１．范围管理范围管理的核心是界定项目的范围，也就是要明确项目涉及的所有任务。