[發明專利]一種航空高光譜成像系統定位誤差分析方法

有效

• 申請號: 201310237669.8
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103344252A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 趙慧潔;李娜;姜宇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種航空高光譜成像系統定位誤差分析方法，其特征在于：它包含以下步驟：?

（1）高光譜圖像信息、姿態位置測量系統數據讀入；?

（2）根據幾何成像物理關系建立共線條件方程；?

（3）分析姿態位置測量系統測角誤差、全球定位系統定位誤差和成像光譜儀標定誤差，對每個誤差源進行建模；?

（4）利用步驟（3）得到的誤差源分析模型，對步驟（2）所建立的共線條件方程進行一階泰勒展開，建立誤差傳遞方程；?

（5）計算步驟（4）所建立的誤差傳遞方程的外方位元素誤差傳遞矩陣；?

（6）基于協方差傳播律，建立由步驟（4）和步驟（5）確定的姿態位置參數協方差矩陣；?

（7）根據步驟（6）建立的協方差矩陣計算定位誤差。?

2.根據權利要求1所述的一種航空高光譜成像系統定位誤差分析方法，其特征在于：步驟（2）中所述的根據幾何成像物理過程建立的共線條件方程為：?

式中，X_p,Y_p,Z_p表示待求地面點在地輔坐標系中的位置參數；X_s,Y_s,Z_s表示當前掃描行中心像元在地輔坐標系中的位置參數；λ表示在地輔坐標系中像平面內任一點與地面對應點的比例關系；u,v,w表示探測器上當前待求像元在像空間坐標系中的位置參數；表示像空間坐標系（i系）到地輔坐標系（?m系）的旋轉矩陣，可以表示為其中表示地心坐標系（E系）到地輔坐標系（m系）的旋轉矩陣，表示導航坐標系（g系）到地心坐標系（E系）的旋轉矩陣，表示慣性測量單元坐標系（b系）到導航坐標系（g系）的旋轉矩陣，表示傳感器坐標系（c系）到慣性測量單元坐標系（b系）的旋轉矩陣，表示像空間坐標系（i系）到傳感器坐標系（c系）的旋轉矩陣。

3.根據權利要求1所述的一種航空高光譜成像系統定位誤差分析方法，其特征在于：步驟（3）中所述的分析姿態位置測量系統測角誤差、全球定位系統定位誤差和成像光譜儀標定誤差，對每個誤差源進行建模的方法如下：?

姿態位置測量系統的測角誤差由陀螺儀所固有的漂移誤差產生，其模型為ε＝ε_b+ε_r+ε_g，ε為姿態位置測量系統的測角誤差，ε_b＝[ε_bx??ε_by??ε_bz]^T為測角誤差中的常值誤差，ε_r＝[ε_rx??ε_ry??ε_rz]^T為測角誤差中的漂移誤差，ε_g為測角誤差中的白噪聲。在實際應用中，姿態位置測量系統在技術參數中給出測角精度，該精度的數值在計算過程中已經考慮了陀螺儀漂移誤差的影響，因此可以直接應用測角精度進行計算，即：?

式中，表示滾轉軸、俯仰軸、航向軸的測角誤差，表示三個軸所對應的常值誤差，表示三個軸所對應的漂移誤差，t表示姿態位置測量系統所記錄的航攝時間；?

全球定位系統的定位誤差在短時間的航攝飛行中隨航攝時間t線性變化，該定位誤差可以采用下述線性模型進行擬合：?

式中，[ΔX_S??ΔY_S??ΔZ_S]^T表示地面點在地輔坐標系內由全球定位系統測量而產生的定位誤差，[a_X??a_Y??a_Z]^T表示定位誤差中的常值誤差，[b_X??b_Y??b_Z]^T表示定位誤差中的漂移誤差，L表示t時刻內所飛過的路程，設t時刻的飛行速度為v_t，Δt為前后兩個時刻的間隔，t₀為航攝飛行的初始時刻，T為航攝飛行的終止時刻，則有

成像光譜儀的標定誤差由實驗室定標獲得，該誤差可以表示為：?

ε_c＝[Δu??Δv??Δw]^T

式中，ε_c表示成像光譜儀標定誤差，Δu、Δv表示成像光譜儀探測器中當前像元的切向標定誤差，Δw表示成像光譜儀探測器中當前像元的徑向標定誤差。?