In this study, an optical system for a lens-shifting method that compensates for microvibration of a high-agility small satellite has been designed. The lens-shifting method is an image-stabilization technique that can be applied to compensate for the optical path disturbed by microvibration. The target optical system is designed by using Code-V, a commercial optical-design code. The specifications for real satellite cameras have established the requirements for optical design. The Ray aberration curve, spot diagram, and MTF curve were carried out to verify if the designed optical system meets the requirements or not. The designed Schmidt-Cassegrain optical system with field flattener and a vibration-reduction lens has been verified to meet the optical requirements, 33% of MTF at Nyquist frequency, GSD of 2.87 m, and vibration coefficient of 0.95~1.0.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.3
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pp.265-271
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2015
In this study, optical design for small satellite camera equipped with online optical compensation movements has been conducted. Satellite camera equipped with compensation movements at M2 mirror and focal plane can guarantee the MTF performance through the focal plane image stabilization and the on-orbit optical alignment. The designed optical system is schmidt-cassegrain type that has M1 mirror of a diameter 200mm, GSD 3.8m at an altitude of 700km, and 50 % MTF performance. The performance of the designed optical system has been analyzed through the method of ray aberration curve, spot diagram, and MTF. It has been found by the optical performance analysis that the designed optical system satisfies the optical requirements of satellite camera equipped with online optical compensation movements.
Commonly-used methods for camera modelling of pushbroom images were implemented and their performances were assessed. The models include Vector Propagation) model, Gugan and Downman(GD)'s model, Orun and Natarajan(ON)'s model, and Direct Linear Transformation(DLT) model The models were tested on a SPOT full-scene over Seoul. The number of ground control points(GCP) used range from 1 to 23. For less than 6 GCPs all other models fail except VP, with VP's accuracy being 2.7 pixels. With mode than 6 GCPs ON shows the best accuracy with 1pixel accuracy while the accuracy of VP is 1.5 pixels. GD fails in most cases due to the correlation among model parameters. The accuracy of DLT does not converge but fluctuates between 1 and 4 pixels subject to GCPs used. VP has an advantage in that its results can be used for the estimation of satellite orbit. Unresolved topics are: to remove errors in GCPs from the aforementioned accuracy value; to improve the performance of VP.
A geometric model of pushbroom-type linear CCD camera images is proposed in this paper. At present, this type of cameras are used for obtaining almost all kinds of high-resolution optical images from satellites. The proposed geometric model includes not only a forward transformation which is much more efficient. An inverse transformation function cannot be derived analytically in a closed form because the focal point of an image varies with time. In this paper, therefore, an iterative algorithm in which a focal point os converged to a given pixel position is proposed. Although the proposed model can be applied to any pushbroom-type linear CCD camera images, the geometric model of the high-resolution multi-spectral camera on-board KITSAT-3 is used in this paper as an example. The flight model of KITSAT-3 is in development currently and it is due to be launched late 1998.
MIRIS(Multipurpose InfraRed Imaging System)는 과학기술위성 3호의 주 탑재체이며 우주관측카메라, 지구관측카메라, 전장박스로 구성되어 있다. MIRIS 우주관측 카메라는 0.9-2.0 ${\mu}m$ 영역에서 3.67 deg. ${\times}$ 3.67 deg. FOV로 우리 은하평면 survey 관측과 우주배경복사(CIB) 관측을 수행할 것이다. MIRIS는 2월 말에 비행모델 개발을 완료하였고, 향후 위성체와의 조립을 진행하고, 러시아 Dnepr 발사장으로 옮겨 2012년 하반기에 발사 예정이다. MIRIS 우주관측카메라에는 Teledyne PICNIC(256${\times}$256 pixel) array를 사용하였고, Dark current, Linearity, Read-out Noise, Gain, Flat 영상 측정 등의 calibration을 수행하였다. 본 발표에서는 Calibration 결과에 대해 논의 하고자 한다.
The paper identifies noise characteristics of a nonliner image sensor model which reflects a saturation effect of each detector pixel and extends the result to estimate an image SNR (Signla-to-Noise Ratio) distribution over all the pixels in a detector. In particular, nonlinearity of a pixel is studied from two perspectives of including asymmetry of a noise PDF (Probability Distribution Function) and enhancing a pixel SNR value, in comparison to a linear model. It is noted that the proposed image SNR distribution function is useful to effectively select new optimal operation parameter values: an integration time and an pixel-summing number, even after a launch campaign, assuming sensor gain degradation in orbit or inevitable modification of some operation parameter values due to space contingency.
Kim, Eugene D.;Park, Young-Wan;Kang, Myung-Seok;Kim, Ee-Eul;Yang, Ho-Soon
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.15
no.4
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pp.391-396
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2004
Spaceborne earth observation or astronomical payloads often use Cassegrain-type telescopes due to the limits in mass and volume. Precision optical alignment of such a telescope is vital to the success of the mission. This paper describes the simulated optical alignment methods using interferograms, wavefront error, and reverse-optimization method for different levels of alignment accuracy. It concludes with the alignment experiment results of a Cassegrain type spaceborne camera with 300mm entrance pupil diameter.
우주물체 전자광학 감시체계(OWL: Optical Wide-field Patrol)는 광학망원경을 통해 우주물체를 검출하는 시스템이다. 검출기 시스템의 하드웨어 구성은 Chopper, Filter Wheel, De-Rotator로 구성된 Wheel station과 CCD 카메라로 구성된다. Chopper는 CCD 영상에서 위성의 궤적을 자르는 역할을 하고 Filter Wheel은 관측대상의 파장 영역대를 선택하는 기능을 한다. 영상획득용 CCD카메라는 천문관측용 Full Frame 방식의 카메라를 사용하고 있으며 모델명 PL16803의 FLI 제품을 사용한다. 검출기시스템은 시스템 부팅 후 "Health check"를 통하여 검출기시스템의 상태를 점검하고 "과거이력관리" 및 "과거미처리 영상관리"를 점검하여 부팅 이전에 비상사태 등으로 인해, 비정상적으로 종료되어 처리되지 못한 명령이나 영상자료를 처리한다. 그리고 이에 대한 보고서를 기록하여 보관한다. 검출기시스템은 관측명령서(OCF: Observation Command File)를 받게 되면 자동 관측을 수행하며, 자동 관측 전에 "OCF 동기화"를 통하여 최신의 명령을 유지한다. 자동 관측이 종료된 후에는 획득한 영상을 처리하는 과정을 진행한다. 영상자료 처리과정 중에는 위성의 궤적을 "Line-Detection"을 통해 검출하고 World Coordinate System(WCS)를 계산 한 후, 이미지 상의 특정 위성 궤적의 좌표를 RA, DEC으로 표현되는 위치정보를 획득하도록 프로그램되어 있다. 이 외에도 운용 소프트웨어에는 자동 초점기능을 수행하는 기능도 포함하고 있다. 본 연구에서는 검출기 부분에 대한 설계 및 시험의 과정을 기술하였다.
The thermistors and AD590 are widely used for temperature measurement in space application. The resistance of thermistor will vary according to the temperature variation therefore the external voltage or current stimulus signal have to be provided to measure resistance variation. Recently high resolution electro optic camera system of satellite requires tight thermal control of the camera structure to minimize the thermal structural distortion which can affects the image quality. In order to achieve $1^{\circ}$(deg C) thermal control requirement, the accuracy of temperature measurement have to be higher than $0.3^{\circ}$(deg C). In this paper, the accuracy of temperature measurement using thermistors is estimated and analyzed.
현재 우리나라에서는 고해상도 광학관측위성인 다목적실용위성 3호(EO), 3A호(EO/IR)를 개발 중에 있으며, 이들의 개발 현황과 앞으로의 발전 방향에 대한 소개를 하고자 함. 지구표면의 정밀/광역 관측에 큰 장점을 지닌 관측위성은 많은 기술적 난관이 있으며, 이를 극복하기 위한 위성 본체 및 대구경 광학계 기술을 소개하고자 한다. 일반 천문 망원경용 광학계와의 차이점을 위주로 다목적실용위성 3호, 3A호의 위성광학계 설계의 특징과 현재 개발 중인 위성용 카메라의 조립 시험에 대한 현황을 위주로 향후 우리가 나아가야할 방향에 대한 고찰이 있을 예정이다. 또한 위성의 운영 특성과 운영 시 필요한 검보정 (Cal/Val) 과정에 대한 준비 상황도 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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