一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法，包括以下步驟：1)將姿態(tài)顫振通過余弦疊合式表示；2)建立考慮姿態(tài)顫振的嚴(yán)格成像模型；3)確定嚴(yán)格成像模型參數(shù)；4)采用考慮姿態(tài)顫振的嚴(yán)格成像模型進(jìn)行立體定位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有克服了傳統(tǒng)的基于高次多項式或分段多項式的姿態(tài)建模方法無法對衛(wèi)星運(yùn)行過程中存在的高頻姿態(tài)顫振進(jìn)行精確建模的局限，從而在定位過程中，對高頻姿態(tài)顫振引起的定位誤差進(jìn)行有效的補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點。
【專利說明】一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星嚴(yán)格成像方法，尤其是涉及一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]推掃式成像的線陣CXD傳感器在星載航天平臺的對地觀測系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。目前在國外的商用星載傳感器上，最高影像分辨率可以達(dá)到0.41米。線陣傳感器影像為衛(wèi)星測繪、遙感和GIS應(yīng)用提供了良好的數(shù)據(jù)來源。在DOM和DEM等最終數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，影像的傳感器成像模型和幾何定向是最基礎(chǔ)和關(guān)鍵的問題，其優(yōu)劣直接影響到后續(xù)處理和數(shù)據(jù)產(chǎn)品的最終精度。傳感器的成像模型反映了地面點三維空間坐標(biāo)與相應(yīng)像點像平面二維坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，一般可分為兩大類:嚴(yán)格成像模型和廣義成像模型。其中，嚴(yán)格成像模型利用傳感器幾何物理參數(shù)、衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星姿態(tài)等空間物理量來建構(gòu)成像幾何。在嚴(yán)格成像模型的構(gòu)建中，傳感器幾何物理參數(shù)由傳感器自身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，而衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)則根據(jù)GPS、星載陀螺和星敏感器等傳感器獲得。但由于傳感器采樣頻率的限制，必須使用模型插值的方法，獲取每行影像對應(yīng)的軌道和姿態(tài)信息。衛(wèi)星姿態(tài)的建模誤差，是衛(wèi)星立體定位的主要誤差來源之一，傳統(tǒng)的基于高次多項式和分段多項式的姿態(tài)建模方法，無法對衛(wèi)星運(yùn)行過程中存在的高頻姿態(tài)顫振現(xiàn)象進(jìn)行很好的建模，從而在定位過程中，存在著由高頻姿態(tài)顫振引起的定位誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]1)將姿態(tài)顫振通過余弦疊合式表示；
[0007]2)建立考慮姿態(tài)顫振的嚴(yán)格成像模型；
[0008]3)確定嚴(yán)格成像模型參數(shù)；
[0009]4)采用考慮姿態(tài)顫振的嚴(yán)格成像模型進(jìn)行立體定位。
[0010]所述的將姿態(tài)顫振通過余弦疊合式表示具體為:
[0011]將多個周期性空間外擾力矩引起的姿態(tài)顫振，通過余弦疊合式表示如下:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將姿態(tài)顫振通過余弦疊合式表示； 2)建立考慮姿態(tài)顫振的嚴(yán)格成像模型； 3)確定嚴(yán)格成像模型參數(shù)； 4)采用考慮姿態(tài)顫振的嚴(yán)格成像模型進(jìn)行立體定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法，其特征在于，所述的將姿態(tài)顫振通過余弦疊合式表示具體為: 將多個周期性空間外擾力矩引起的姿態(tài)顫振，通過余弦疊合式表示如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法，其特征在于，所述的建立考慮姿態(tài)顫振的嚴(yán)格成像模型具體為: 假設(shè)飛行方向為像坐標(biāo)X軸方向，掃描行方向為像坐標(biāo)y軸方向，(X，Y，Z)為地面點的物方空間坐標(biāo)，(Xsi, Ysi, Zsi)為第i行投影中心的物方空間坐標(biāo),Ri為第i行像方坐標(biāo)系到物方坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，其物象間的中心投影關(guān)系可以表達(dá)為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種考慮衛(wèi)星顫振的嚴(yán)格成像模型和定位方法，其特征在于，所述的確定嚴(yán)格成像模型參數(shù)具體為: 嚴(yán)格成像模型的旋轉(zhuǎn)矩陣參數(shù)、內(nèi)外方檢校參數(shù)和外方位線元素模型參數(shù)與傳統(tǒng)嚴(yán)格成像模型的計算和標(biāo)定方法相同； 外方位角元素的模型參數(shù)由于要與顫振表達(dá)式結(jié)合，需要根據(jù)姿態(tài)文件和星體的姿態(tài)顫振信息通過平差解算，外方位角元素模型參數(shù)初值的獲得分為兩部分:二次多項式部分的參數(shù)通過姿態(tài)文件給出的低采樣率姿態(tài)數(shù)據(jù)擬合獲得；余弦疊合表達(dá)式部分的參數(shù)則通過影像顫振探測或高精度陀螺數(shù)據(jù)獲得。
【文檔編號】G06F19/00GK103793609SQ201410050338
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】童小華, 徐聿升, 劉世杰, 葉真, 洪中華, 李凌云, 王鳳香 申請人:同濟(jì)大學(xué)