Вплив кутів візування та кривизни поверхні Землі на просторове розділення космічної оптико-електронної системи спостереження

Abstract

Проблематика. Однією з ключових відмінностей між авіаційними і космічними оптико-електронними системами спостереження (ОЕСС) дистанційного зондування Землі є висота, з якої проводиться зйомка земної поверхні. Різниця між висотами авіаційних і космічних приладів може досягати декількох порядків, тому якщо для авіаційних ОЕСС ще можна розраховувати просторове розділення на площині, то для космічних ОЕСС це є критичним і необхідно додатково враховувати кривизну поверхні Землі, особливо при кутах візування, відмінних від нуля. Мета дослідження. Розробка фізико-математичної моделі для визначення роздільної здатності ОЕСС, яка враховує кривизну поверхні Землі, орбітальну висоту та координати положення космічного апарата при різних кутах візування. Методика реалізації. В основі фізико-математичної моделі запропоновано використовувати двовісний еліп­соїд як апроксимацію форми Землі для визначення її кривизни та траєкторію сонячно-синхронної орбіти. Результати дослідження. Практичні результати розрахунків доводять, що кривизна поверхні Землі для космічних ОЕСС суттєво впливає на просторове розділення і відрізняється від результатів, отримуваних фізико-математичною моделлю, в якій просторове розділення визначається на плоскій поверхні. Результати проектування показують, що при відхиленні за кутами візування необхідно при розрахунках врахувати додаткове відхилення, яке збільшується при віддалені від надира. На максимальних кутах візування тангажа і крена по ±35°, тобто коли ОЕСС відхилена на 44,7° від надира, додаткове відхилення становить 6,3°, що суттєво впливає на визначення просторового розділення. Висновки. Аналіз запропонованої фізико-математичної моделі ОЕСС показав, що кривизна поверхні Землі, траєкторія орбіти і розташування космічного апарата, на відміну від висоти, впливають на деформацію форми проекції пікселів. При цьому значення кутів відхилення проекції рядків і колонок матричного приймача випромінювання відносно напрямку польоту змінюються нелінійно, що негативно впливає на модуляційну передавальну функцію системи і вимагає калібрування деяких параметрів у процесі польоту залежно від кутів візування і координат розташування.

Keywords

• Remote sensing of the Earth
• Spatial resolution
• Angles of shighting
• Projection of pixels
• Earth's surface curvature