Abstract
Small high-resolution Earth observation satellites require precise optical alignment at the submicron level. However, misalignments can occur due to the influence of external factors during the launch and operation despite the sufficient alignment processes that take place before the launch. Thus, satellites need to realign their optical elements in orbit in what is known as a refocusing process to compensate for any misalignments. Refocusing algorithms developed for satellites have only considered de-space, which is the most sensitive factor with respect to image quality. However, the existing algorithms can cause correction error when inner and external forces generate tilt amount in an optical system. The present work suggests an improved online refocusing algorithm by considering the tilting effect for application in the case of a de-spaced and tilted optical system. In addition, the algorithm is considered to be efficient in terms of time and cost because it is designed to be used as an online method that does not require ground communication.
고해상도 지구관측 위성의 성공적인 임무 수행을 위하여 궤도 진입 후 리포커싱 과정은 필수적으로 요구된다. 마이크론 단위의 정밀한 광학 정렬을 요하는 광학 위성카메라는 발사 전 충분한 정렬 과정을 거치지만 발사 및 운용 과정에서 외부 환경에 의한 광부품의 정렬오차가 발생하게 된다. 기존의 지구관측위성들은 지상과의 통신을 통한 오프라인 방식의 리포커싱을 수행해왔으며 이는 비용 시간적 측면에서 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 궤도 상에서 자동초점 정렬과정이 수행되는 온라인 리포커싱 알고리즘을 제안하였다. 또한 부경의 틸팅에 따른 광학적 효과를 리포커싱 알고리즘에 적용하여 디스페이스 외 틸팅이 발생한 위성카메라에도 적용되도록 개발하였다. 리포커싱 알고리즘의 개발 및 성능평가를 위하여 실험실 수준의 광학계를 설계하였으며, 이를 기반으로 데이터를 추출하여 부경 정렬오차에 따른 MTF(Modulation Transfer Function) 경향성을 파악하였다. MTF 경향성을 바탕으로 궤도상에서의 De-space VS MTF 함수를 추정하여 알고리즘을 개발하였다. 리포커싱 알고리즘의 성능 평가는 MATLAB과 CODE V의 연동 시뮬레이션을 통하여 수행되었다.
