商业级对地探测卫星的发射始于1970年代。几十年中，无数对地探测卫星发射成功。如何获得超高图像分辨率和时间分辨率是个世界性难题。通常，为了获得亚米级超高分辨率图像，卫星的重量及成本相当可观(重量：700KG-2800KG，成本：25亿美金-65亿美金)。天空一号卫星(SkySat-1)的成功发射改变了这一现状。作为首个超小型商业级对地观测卫星，天空一号卫星能够获取亚米级超高分辨率的全色锐化图像及四带泛锐化图像。相比具有相似使命的其他观测卫星，天空一号的成本降低了一个量级。成本的降低确保了大型成像星盘的装配成为可能，从而可以同时获得超高图像分辨率和超高时间分辨率。

　　天空一号的高性能系统表现是通过简化设计航天器结构，将星载图像处理系统的职能转移给地面成像系统实现的。地面成像系统包括性能优异的订制级光学望远镜和高画幅商业级CMOS图像传感器。地面图像处理系统使用算法组合多帧图像的数据信息来优化每一帧RAW图像，这种算法可以提高图像信噪比(SNR)并减少地面采样距离(GSD，亦被称为“数字TDI”)。除了能够拍摄高质量的全色锐化图像，多光谱图像以及泛锐化图像外，画幅传感器(frame sensor)还能够获得高清晰度全画幅全色锐化视频，地面采样距离(GSD)仅为1米左右。

　　图1 在洁净室内的SkySat-1卫星

　　图2 卫星采集RAW图像(左)VS 组合20帧后的超分辨图像(右)

　　天空一号卫星由Skybox研制组装，它的工作过程包括图像采集、图像优化和系统是利用星载成像系统获取图像，将图像传递给地面图像处理系统优化，获得高分辨率的图像和视频，并通过系统采集分析程序校准系统性能，从而保证超高分辨率图像的可靠性。SkySat卫星的设计理念融合了Skybox的三种核心设计准则实现低成本超高分辨率图像：

　　1.装配与超小型卫星总线相匹配的机载有效载荷(望远镜+传感器)。利用画幅传感器降低成本，减轻总线需求量。

　　2.地面图像处理系统利用算法组合多幅图像数据实现亚米量级超高分辨率的全色锐化图像和四带泛锐化图像。

　　3.严格定标分析优化系统性能。

　　系统数据采集、优化工作主要包括辐射强度采集，曝光强度优化以及相对几何尺寸采集。采集流程如图3所示：

　　图3 数据采集流程

　　天空一号卫星使用订制级小型化航天器和复杂的地面成像系统来同时获得超高图像和时间分辨率。尽管通过卫星本身获得的图像信噪比(SNR)和地面采样距离(GSD)低于大尺寸卫星所拍摄的图像，但通过地面图像处理系统的算法，依然可以获得超高分辨率的GSD图像。更重要的是，通过复杂的采集和保真程序对系统进行校准，能够对成像质量和几何尺寸进行精确优化。天空一号卫星已于2014年上半年完成了数据采集任务，目前在为一系列初级用户持续传递图像。

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