Banc de test pour tester un capteur optique de satellite

[invitebc40c932]

Bonjour à tous !

Je voudrais tester un capteur qui fera partie de la charge utile d'un satellite.
Ce satellite orbitera à 300 km de la Terre et aura une vitesse de trace au sol d'environ 6000 m/s. Ce satellite a pour objectif de prendre des photos détaillées et précises de la Terre, c'est pourquoi je dois créer un banc de test pour tester le capteur optique.
J'imagine pour cela un cylindre rotatif qui tourne à une distance h de la caméra, elle fixe, qui accueillera le capteur, à tester.
Je voudrais dimensionner pour cylindre et mon moteur de façon à "reproduire" les conditions de vitesses relatives entre le satellite et la zone de la terre à photographier, mais je ne suis pas très à l'aise avec la notion de "trace au sol"...
J'aimerai avoir une sorte de modèle sous la forme d'une fonction entre la vitesse de rotation du cylindre et son rayon (pour choisir donc le rayon du cylindre en fonction de sa vitesse de rotation)…
Est-ce que vous auriez des pistes et des idées pour modéliser mécaniquement le plus fidèlement possible les conditions d'acquisition d'image entre le capteur et la Terre ?

Merci beaucoup !
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[jacknicklaus]

Bonjour, si tu ne dis pas à quoi sert ce capteur, et dans quelles tolérances il doit opérer et rendre des résultats, on aura tout de même du mal à t'aider à faire un banc de test...

Tu es en alternance ou en stage en entreprise ? J'espère que ton tuteur t'as donné quelques instructions plus précises, non ?

[phys4]

Ce satellite orbitera à 300 km de la Terre et aura une vitesse de trace au sol d'environ 6000 m/s. Ce satellite a pour objectif de prendre des photos détaillées et précises de la Terre, c'est pourquoi je dois créer un banc de test pour tester le capteur optique.
J'imagine pour cela un cylindre rotatif qui tourne à une distance h de la caméra, elle fixe, qui accueillera le capteur, à tester.
Je voudrais dimensionner pour cylindre et mon moteur de façon à "reproduire" les conditions de vitesses relatives entre le satellite et la zone de la terre à photographier, mais je ne suis pas très à l'aise avec la notion de "trace au sol"...

Bonjour, la vitesse angulaire relative est facile à calculer avec les coordonnées : à 6 km/s à 300 km du sol, la vitesse angulaire du déplacement est 1/50 de radian par seconde. Il faut donc que le cylindre ait cette vitesse relative à la distance de la caméra.
Suivant la résolution demandée et le temps de pose, vous pourrez savoir s'il faut compenser le déplacement, par une oscillation en dents de scie de la caméra correspondant au temps de pose.
Des méthodes de balayage linéaire ont été mises au point pour résoudre cet aspect du déplacement (satellites SPOT)

[invitebc40c932]

Bonjour.

Merci pour vos deux réponses.
Concernant la vitesse angulaire, étant donné qu'il s'agit de la trace au sol, n'est-ce pas plutôt 6/R(terre) ? Je ne comprends pas trop le 6/300 étant donné qu'il s'agit de la projection de la vitesse réelle du satellite sur le sol terrien.
Ensuite, qu'est ce qui pourrait lier cette vitesse relative à la distance de la caméra et au rayon du cylindre ? V = Rw (avec w: vitesse angulaire) ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Je ne comprends pas trop le 6/300 étant donné qu'il s'agit de la projection de la vitesse réelle du satellite sur le sol terrien.
Ensuite, qu'est ce qui pourrait lier cette vitesse relative à la distance de la caméra et au rayon du cylindre ? V = Rw (avec w: vitesse angulaire) ?

Le lien est facile à faire, la vitesse de défilement est toujours une vitesse angulaire, et la vitesse réelle du satellite est aussi la vitesse à laquelle il voit défiler le sol terrestre, à la correction de rotation terrestre près.

Il manque toujours la donnée distance caméra, appelons la D.
La vitesse du cylindre c'est R*w qui doit nous donner la vitesse angulaire apparente vue de la caméra par D
soit D/50 = R*w

[invitebc40c932]

Merci beaucoup pour votre réponse.
Si D est fixé, disons à 1m de la surface du cylindre, alors on obtient une relation linéaire entre R et w (w=1/(R*50)), ce qui me donne une vitesse angulaire de 0.05 rad/s pour le cylindre, soit 0.47 rpm environ.
Ca me semble extrêmement peu pour des tests d'acquisition d'images pour des satellites, non ?
Je vais regarder plus en détail cette histoire de balayage linéaire de compensation du mouvement.
Merci encore pour votre aide.

[invitebc40c932]

Je reviens vers vous pour quelque questions...
On trouve un résultat de 0.47 rpm pour une distance capteur-cylindre de 1 m. Mais ce résultat dépend de la résolution des images qu'on veut produire avec le capteur non ? S'il tourne aussi doucement, c'est qu'on considère que le pixel est très petit, de l'ordre du micromètre, non ? Il faudra (beaucoup) augmenter la vitesse si on veut par exemple des pixels de 50 cm sur les images finales, non ?
Comme relier la résolution, le temps de pose, et la vitesse de rotation à choisir du cylindre ?
Merci !

[phys4]

Le calcul n'utilise que la vitesse de l'objet à filmer, pas le temps de pose, ni la résolution.

C'est un autre calcul qui reliera la résolution et le temps de pose : il vous faut la résolution angulaire de l'appareil, nous avons la vitesse angulaire objet qui ne dépend que de la trajectoire du satellite.
La résolution angulaire divisée par la vitesse angulaire vous donne le temps de pose max qui n'aura pas besoin de dispositif correcteur,. Pour des temps de pose supérieurs, il faudra corriger le mouvement de la caméra.

[invitebc40c932]

Est-ce aussi valable pour les capteurs d'image TDI ?

[phys4]

Le principe TDI compense le déplacement objet, mais il faut que le déplacement de charge soit synchronisé avec le mouvement image.

[invitebc40c932]

D'accord, merci pour cet éclaircissement. Qu'est ce que cela implique alors concernant mon banc de test, si des images sont collées sur le cylindre rotatif et que le capteur contenu dans la caméra doit en faire l'acquisition ? Comment synchroniser le déplacement de l'image sur le cylindre avec celui du capteur ?

[phys4]

Si votre cylindre reproduit la bonne vitesse angulaire, il faut permettra de régler la cadence de la caméra qui supprime le flou de bougé.
Mais avec les caractéristiques du capteur TDI, il doit être possible de calculer les paramètres corrects.

[invitebc40c932]

Une autre petite question:
Avec ce raisonnement, on obtient donc, si on place la caméra à 0.5 m et qu'on choisit un rayon de 0.2m, une vitesse rotative préconisée de 0.47 rpm, donc à peu près un demi-tour en 1 minute, ce qui me semble très peu pour une application aussi pointue... Comment ça s'explique ?
Et en quoi est-ce absurde d'envisager les conditions d'utilisation du capteur en me prenant que la vitesse linéaire de la trace au sol de 6 km/s, donc de se fixer une vitesse de rotation de 6000/0.2 (= vitesse linéaire de la trace au sol / rayon du cylindre) ?
Cela donne des vitesses beaucoup trop grandes mais je ne demande quand même pourquoi est-ce illogique de considérer ça...

[phys4]

La vitesse de 6 km/s produit un déplacement angulaire vu à 300 km et non à 20 cm, plus vous êtes loin et plus le déplacement apparent est faible.
Seul le déplacement apparent compte.
Par analogie, si vous longez un mur à 20 cm à 200 km/h, les détails du mur seront impossibles à saisir, alors que si le mur est à 3 km, vous n'aurez aucun mal à le voir distinctement.

Ne tenez compte que des vitesses angulaires pour votre optique.

[invitebc40c932]

Merci pour vos réponses !