[發明專利]一種遙感衛星多星聯合逆向定軌定姿方法

有效

• 申請號: 201110210407.3
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102322863A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 張永軍;鄭茂騰;張祖勛;熊金鑫;黃旭
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

1.一種遙感衛星多星聯合逆向定軌定姿方法，基于系統誤差補償模型和定向片模型，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，導入多源控制信息、連接點、加密點數據以及各遙感衛星的軌道和姿態數據；

步驟2，構建系統誤差補償模型誤差方程，逐個像點、逐組姿軌數據進行法化和改化處理，生成改化法方程；并將生成的改化法方程進行迭代求解，最終得到各未知數的改正數；

步驟3，設置第一未知數改正數閾值以及第一迭代次數閾值，根據未知數改正數判定選擇執行：

若未知數改正數最大值小于未知數改正數閾值或者迭代次數超過迭代次數閾值的任意一個判定條件，則執行步驟4；否則，返回執行步驟2；

步驟4，輸出補償后的系統誤差常數項的軌道和姿態數據；即：將補償了系統誤差常數項的軌道和姿態數據以文件的形式輸出，其格式與輸入的軌道和姿態數據一致，以方便系統直接讀取該數據；

步驟5，根據系統誤差補償模型修正后的軌道和姿態數據，構建定向片模型誤差方程，逐個像點、逐組姿軌數據進行法化和改化處理，生成修正后的改化法方程；并解求改化后的定向片模型法方程，得到各未知數的改正數；

步驟6，設置第二未知數改正數閾值以及第二迭代次數閾值，根據未知數改正數判定選擇執行：

若未知數改正數最大值小于第二未知數改正數閾值或者迭代次數超過第二迭代次數閾值的任意一個判定條件，則執行步驟5；否則，返回執行步驟7；

步驟7，輸出通過聯合逆向定軌定姿所確定的各遙感衛星精確軌道姿態數據以及精度指標。

2.根據權利要求1所述的一種遙感衛星多星聯合逆向定軌定姿方法，其特征在于，所述的系統誤差補償模型基于下述公式：

其中：，，，，，為定軌定姿數據觀測值，每條線陣對應的外方位元素由原始的觀測數據加上系統誤差補償項；，，分別是補償系統誤差的關于時間的二次多項式的常數項、一次項和二次項；，，分別是補償系統誤差的關于時間的二次多項式的常數項、一次項和二次項；，，分別是補償系統誤差的關于時間的二次多項式的常數項、一次項和二次項；，，分別是補償系統誤差的關于時間的二次多項式的常數項、一次項和二次項；，，分別是補償系統誤差的關于時間的二次多項式的常數項、一次項和二次項；，，分別是補償系統誤差的關于時間的二次多項式的常數項、一次項和二次項；

所述的定向片模型基于下述公式：

；

其中和分別是和對應時刻的外方位元素，為需要內插的掃描線時刻，為第k個定向片時刻。

3.根據權利要求1所述的一種遙感衛星多星聯合逆向定軌定姿方法，其特征在于，所述的步驟1具體操作方法如下：采用工程管理辦法，組織各數據文件，生成一個工程文件，導入工程文件后，讀取工程文件即可獲取數據信息，從而進一步讀取所需數據。

4.根據權利要求1所述的一種遙感衛星多星聯合逆向定軌定姿方法，其特征在于，所述步驟2的具體操作方法如下：利用矩陣運算，逐個像點，逐組姿軌數據計算出該像點或者該姿軌數據對應的局部法方程以及該局部法方程在最終改化后的法方程中的位置，然后將這些局部法方程填充到最終的改化后法方程中，所有像點以及姿軌數據處理完畢后即得到完整的改化后的法方程；然后利用最小二乘原則解求改化后的系統誤差補償模型法方程，得到各未知數的改正數，具體實現方法是：根據最小二乘原則，法方程逆矩陣與常數項向量點乘即可得到未知數的改正數向量，如下式：

????????

其中，為系統誤差補償模型未知數改正數矩陣，為對應的法方程系數矩陣逆矩陣，為對應法方程常數項矩陣。

5.根據權利要求1所述的一種遙感衛星多星聯合逆向定軌定姿方法，其特征在于，所述步驟5的具體操作方法如下：根據系統誤差補償模型修正后的軌道和姿態數據，構建定向片模型誤差方程，逐個像點、逐組姿軌數據進行法化和改化處理，生成改化法方程；具體實現方法如步驟2，但是由于數學模型不同，誤差方程以及法方程的計算公式也有所不同，該計算公式由定向片模型推導如下；然后利用最小二乘原則解求改化后的定向片模型法方程，得到各未知數的改正數，如下式：

其中，為定向片外方位元素改正數矩陣，為對應的法方程系數矩陣逆矩陣，為對應法方程常數項矩陣。

6.根據權利要求1所述的一種遙感衛星多星聯合逆向定軌定姿方法，其特征在于，所述的步驟7具體方法是：將最終的各遙感衛星精確軌道和姿態數據寫入文件輸出，并計算平差的各項精度指標，所述精度指標包括單位權中誤差，各像點殘差，控制點殘差，以及檢查點殘差；

單位權中誤差由下式計算：

其中r為平差系統的多余觀測數，[vv]為未知數殘差平方和：

????像點殘差由下式計算：

其中x,y為原始的像點坐標，x’,y’是由對應的平差后地面點反投到影像上計算出來的像點坐標；

????控制點及檢查點殘差由下式計算：

其中X,Y,Z是原始的控制點及檢查點坐標，X’,Y’,Z’是平差后經過前方交會得到的控制點及檢查點新坐標。