JP2000515982A - オーバサンプル式プッシュブルーム走査を用いた画像取り込み方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも負荷転送センサバーを搭載している衛星に搭載されている乗り物又は航空機からのオーバサンプル式プッシュブルーム走査を用いた画像取り込み方法において、バーが、Ｐを地面ステップ、Ｔ_iをサンプリング周期、ｍとｌを２つの整数として、Ｖ_vef＝Ｐ／Ｔ_iであるような（ａ）、（ｂ）を証明するように、姿勢と、乗り物の回転角速度、移動角速度及び偏揺れ角速度を制御することを特徴とする方法に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 オーバサンプル式プッシュブルーム走査を用いた画像取り込み方法 本発明は、被観測地域を通って進む電荷結合型ＣＣＤセンサの少なくとも１つ のアレイによる「プッシュブルーム」走査によって画像を取り込む方法に関する 。 本発明は地球の衛星観測、又は航空機（飛行機、無人機等）からの観測への応 用を見出すのに有利である。 出願人は、フランス特許出願ＦＲ ９５ ０９２６３号において、ＣＣＤセン サのアレイ又はマトリックスによって画像を取り込む方法を既に提案している。 それによれば、スペクトル・エイリアシングの作用を減衰しながら、オーバサン プリングを実行するようにして、動きの向きにアレイ又はマトリックスが向けら れる。 本発明の目的はより精密なサンプリングを行うことを可能にする取り込み方法 を提案することである。 そのために、本発明は、Ｖ_ref＝Ｐ／Ｔ_i、Ｐをアレイのフットプリント、Ｔ_i をサンプリング周期、ｍとｌを２つの整数として、アレイの縦方向対地速度及び 横方向対地速度が、 を満たすように、航空機の回転、移動角及び偏揺れの姿勢及び角速度が制御され ることを特徴とする、電荷結合型のセンサの少なくとも１つのアレイを搭載して いる衛星又は航空機からのプッシュブルーム走査による画像取り込み方法を提案 するものである。 本発明の他の特徴及び利点は以下の説明から更に明らかになるであろう。この 説明は純粋に例示的及び非限定的なものである。その説明は添付図面を参照して 読むべきである。 図１は地球に拘束されているフレームに対して動いているＣＣＤアレイの基本 概念の線図的表現であって、前記アレイを運んでいる乗り物の回転角、移動角及 び偏揺れ角を示すものである。 図２はアレイへの垂線と前記アレイの画像の中心の対地速度との間の角度αｎ である、前記アレイで得られたサンプリングを示す線図的表現である。 図３及び図４は図２に示す種類の取り込みを行えるようにする本発明の２つの 特定の実施例に従う装置手段のブロック図表現である。 図５は発明を実現するために有利なアレイ構成を線図的に表す。 図６はそのような構成での可能な実施例を示す。 図１で、Ｓは取り込みアレイを搭載している衛星を示し、Ｘ、Ｙ、Ｚはローカ ル軌道フレームを示す。このローカル軌道フレームの原点がＳであって、衛星の 重心に一致する。Ｖ_satはアレイの照準点の絶対速度に対応するベクトル、Ｖ_gnd は地面に対するアレイのこの画像の相対速度に対応するベクトルを示す。 この例では、取り込みアレイ（又は複数のアレイ）は光学装置の焦点面内に、 照準鏡を変更したり、変更しなかったりして、従来のやり方で配置されている（ 計器が照準鏡の変更を有しているとすると、画像取り込み時には照準鏡は静止し ており、画像取り込み時に計器全体が衛星に対して回転できるとすると、この計 器は画像取り込み時は静止したままである）。 回転角、移動角及び偏揺れ角をそれぞれφ、θ及びψで示す。対応する角速度 を で示す。 ほとんどの地球観測衛星では、衛星本体はローカル軌道フレームに固定されて いる。可能な最も広い地域を観測するように、反射鏡系によって照準軸を向ける ことが可能にされる。 更に詳しくいえば、 に結び付けられて固定されていると仮定する。 本発明に従って、図２に示すような種類のサンプリングを生ずるように、衛星 の回転角速度、移動角速度及び偏揺れ角速度が制御される。アルイの地面滑り角 の場合には α_1/m＝ｔａｎ^-1１／ｍ、 であるようにそれらの角速度は制御される。アレイの縦方向対地速度と横方向対 地速度とは ただし、Ｖ_ref＝Ｐ／Ｔ_iである。 ここに、Ｐはアレイのフットプリント、Ｔ_iはサンプリング周期、ｍとｌは整数 である。図２で、十記号は各サンプリング時刻ｔ＋ｋＴ_iにおける検出器の中心 の地面画像を表し、ｋは整数、ｔは与えられたサンプリング時刻である。 特に、ｍ＝１及びｌ＝ｎで、ｎは整数であるとすると、いわゆる「整数スーパ ーモード」サンプリングが得られる。この場合には検出器の重心が直交格子の上 に分布されている。そのようなサンプリングはフットプリントとスウイッシュパ ン（swish pan）効果が減少することが利点である。 例によって、下の表は幾つかの可能な「整数スーパーモード」サンプリングの 特徴を与えるものである。 ★軌道の下の正常画像取り込みモードにおける６０ｋｍフィールドに対して（ス ポット１、２、３及び４）。 整数スーパーモード型サンプリングが成立しなければ、「分数スーパーモード 」サンプリングについて説明する。 この種のサンプリングには数多くの利点がある。 それによって二重アレイを使用することが可能になる。それの技術は衛星によ る地球観測の需要に特有のものである。したがって、より安価である。 同様に、それの使用の融通性が極めて高い。特に、ある衛星及び光学的観測機 器（固定されているか、既に軌道内にあるかの少なくとも一方）に対して、画像 の解像力を高くする（適切に処理された後で）画像取り込みをプログラムするこ とを可能にする。 同様に、衛星の副軌道トラック（又は航空機又は無人機の直接対地トラック） に関して傾斜させられた「画像取り込みストリップ」をプログラムすることを可 能にもする。それは横に大きくずらされている画像の準同時取り込みにおいて有 利なことがある。 全体的に、それらの「スーパーモード」は既存の、又は開発中の地球観測衛星 の解像力及び観測の性能を向上することを可能にする。それらのモードは追加の 可能性及びシステム融通性を提供する。 たとえば、１９８６年２月に軌道に載せられた、解像力が１０ｍ×１０ｍであ るＳＰＯＴ１では、本発明によって提案されている解決策によって、４．５ｍ× ２．２５ｍ（１＝４及びｍ＝２）の、又は２．４ｍ×２．４ｍ（１＝４及びｍ＝ １）でのフットプリントで取り込みの実行を可能にする。 にする制約で計算できる。それらの角速度は、希望のサンプリングに対応する速 変形として、零の偏揺れ角で実行されるスーパーモードに対応する値とは異な る滑り角を偏揺れの回転から得ることができる。 例によって、地球を中心としたポインチングの場合には、零の偏揺れ角でサン プリングを実行するために図３に示す種類の手段を使用できる。 それらの手段は、たとえば、星追跡器、地球追跡器、ジャイロスコープ又は太 陽追跡器で構成される姿勢測定器１を有する。 それらは衛星の搭載されたコンピュータ２も使用する。そのコンピュータは、 前記手段によって行われた測定を基にして、衛星の姿勢の評価を行って、移動、 偏揺れ及び回転の角度及び角速度との実際の値を決定する。 たとえば、姿勢角と、角速度との少なくとも一方について指定された値を設定 することによって、搭載コンピュータは姿勢アクチュエータ３に加えることを意 図した指令を計算する。 アクチュエータ３は、トルクＣ_xＣ_y及びＣ_zが加えられる反作用輪である。そ れらの輪は衛星の３本の軸に対応する。それらの輪は磁気結合器によて連続的に 又は定期的につや消しにしなければならない。 図４は衛星操縦制御の-般的な場合を示す。 希望のサンプリングを実行するために地上セグメントによって計算された姿勢 設定及び速度設定（φｃ、θｃ、ψｃ、φｃ、θｃ及びψｃ）から、衛星の誘導 のクォータニオン（quatemion）又は絶対角速度の態様における姿勢設定が地上 で計算される。従って、姿勢制御は「姿勢輪郭」を衛星にダウンロードした後で それらの設定を実行する。それらは時間依存クォータニオン又は時間依存衛星絶 対角速度設定の形を取る（一般に、それらは時間に依存する多項式である）。 図５に本発明の有利な実現を行えるようにする構成を示す。 この構成に従って、電荷結合型の複数のアレイＢが地球観測計器の焦点面内に 鋸歯状パターンで分布されている。それら種々のアレイＢは同一であって、前記 焦点面内に平行に配置されている。 衛星は、地上における衛星の速度に対する法線に関するアレイの傾斜が α_um＝ｔａｎ^-1Ｕｍ に等しいようにして姿勢に関して誘導される。ここに、α_umは３ページに与えら れている式を満たす地上速度（図５参照）、Ｖ_longiびＶ_lateralはアレイＢの方 向にそれぞれ平行及び垂直である。 そのような構成では、衛星の姿勢の移動角制御を実行することが必要なだけで あり、かつ、おそらく、地球の回転の影響を補償するために弱い回転制御を必要 とするだけである。 したがって、実行される取り込みは前の図を参照して説明したものより安価で ある。 更に、この構成によって取り込み効率を極めて高くすることができる。特に、 同じ数の基本検出器に対して、１つの検出器アレイによる場合よりも広い長方形 区域の画像を、複数の平行アレイで得ることが可能であることに気が付くであろ う。 更に、図６に示すように、この技術によって、アレイを構成するために、集積 回路型、すなわち、電子チップのアレイを使用することが可能にされることに気 が付くであろう。それは、焦点面内にワンピースアレイ（例えば、ＤＩＶＯＬＩ 型の特殊な光学装置を持たない）を焦点面内に配置しなければならない場合には 使用することは可能でない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電荷結合型のセンサの少なくとも１つのアレイを搭載している衛星又は 航空機からのプッシュブルーム走査を用いた画像取り込み方法において、 Ｖ_ref＝Ｐ／Ｔ_i、Ｐをアレイのフットプリント、Ｔ_iをサンプリング周期、ｍ と１を２つの整数として、アレイの縦方向対地速度及び横方向対地速度が、 を満たすように、航空機の回転、移動及び偏揺れの姿勢及び角速度が制御される ことを特徴とする方法。 、電荷結合型のセンサの少なくとも１つのアレイを搭載している衛星又は航空 ２． 請求項１に記載の方法において、一定偏揺れ角を加えることによって乗 り物の姿勢が制御されることを特徴とする方法。 ３． 請求項１に記載の方法において、移動角及び偏揺れ角を制御することに よって乗り物の姿勢が制御されることを特徴とする方法。 ４． 請求項１に記載の方法において、乗り物は光学装置の焦点面内に鋸歯状 パターンで平行に配置されている複数のアレイを備え、地上における衛星の速度 に対する垂線に対するアレイの傾斜が α_1/m＝ｔａｎ^-1１／ｍ に等しいようにして乗り物が誘導されることを特徴とする方法。