[發明專利]衛星敏捷成像仿真及定位精度評估方法

有效

• 申請號: 201510498545.4
• 申請日: 2015-08-13
• 公開（公告）號: CN105138756B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 劉一良;馬靈霞;肖倩;宋學忠;賀譽;汪紅強
• 申請（專利權）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司 11650
• 代理人: 金楊

本發明提供一種衛星敏捷成像仿真及定位精度評估方法，包括：根據應用需求，設計載荷物理參數指標；根據衛星平臺設計指標，采用數值積分的方法仿真理想狀態下衛星運動軌跡，并進行攝動因素改正；計算恒角速度或恒線速度模式下敏捷成像的姿態機動角度，并進行偏流角校正；根據衛星運動軌跡、曝光時刻姿態數據、相機設計參數，DOM數據以及對應數據范圍內的DEM數據，仿真生成理想敏捷成像序列影像及對應的均勻地面格網點坐標文件；根據平臺設計指標和運動誤差項獲得衛星綜合運動下的成像仿真結果，進而評估衛星綜合運動對幾何定位精度的影響。本發明的方法可以模擬衛星在軌的真實運動狀態及成像過程，并評價衛星綜合運動下的敏捷成像的幾何定位精度。

技術領域

本發明涉及遙感衛星圖像處理技術領域，具體涉及一種衛星敏捷成像仿真及定位精度評估方法，特別是涉及一種考慮衛星綜合運動的敏捷成像仿真及定位精度評估方法。

背景技術

近年來，國內外相關研究機構相繼開展了大量有關敏捷成像遙感衛星的研制工作，特別是低軌視頻小衛星，已成為目標追蹤、動態監測等領域潛在的最具商業價值的遙感觀測手段。敏捷衛星通過姿態機動實現對目標區域的快速成像，在短時間內獲取目標區域的序列影像及合成視頻，可提供目標區域豐富的地表信息和動態信息。目前敏捷衛星影像的應用還處于發展初期，受制于姿態指向精度、姿態穩定度、衛星平臺顫振、姿軌測量能力等影響，其在復雜運動模式下的成像幾何定位精度仍需大量實驗論證。

光學遙感衛星敏捷成像序列影像仿真通過對敏捷成像過程進行理論建模和仿真分析，能夠直觀地分析和評測影響敏捷成像幾何定位精度的內外因素和作用機制，在遙感器的全生命周期內發揮著不可或缺的作用，具有十分重要的應用價值。遙感衛星敏捷成像序列影像仿真可以在敏捷衛星系統論證階段進行有針對性的任務分析、流程仿真及參數設計，可在衛星投產之前對其整體性能進行預估，以確定成像的幾何定位精度是否滿足應用需求，盡早發現并改進設計中存在的不足，從而達到提高研制水平、縮短研制周期、節約研制成本的目的。

因此，有必要建立一套遙感衛星敏捷成像仿真系統，實現敏捷成像序列影像仿真、實現仿真多種誤差因素耦合的衛星綜合運動下的成像過程并評價其幾何定位精度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何針對遙感衛星敏捷成像模式，在系統設計階段根據衛星平臺設計參數及應用需求，設計一套自動計算姿態機動、模擬敏捷衛星綜合運動條件下序列影像生成的仿真系統，并對由于衛星運動造成的幾何定位精度下降進行了定量評估，從而指導衛星及載荷設計方提出符合應用需求的衛星平臺及載荷的合理化指標設計。

一個方面，本發明提供了一種衛星敏捷成像仿真及定位精度評估方法，包括：根據應用需求，設計載荷物理參數指標；

根據衛星平臺設計指標，采用數值積分的方法仿真理想狀態下衛星運動軌跡，并進行攝動因素改正；

根據設定的初始姿態和角速度計算恒角速度或恒線速度模式下敏捷成像的姿態機動角度，并進行偏流角校正；

根據衛星運動軌跡、曝光時刻姿態數據、相機設計參數，數字正射影像圖DOM數據以及對應數據范圍內的數字高程模型DEM數據，仿真生成理想敏捷成像序列影像及對應的均勻地面格網點坐標文件；

根據平臺設計指標，添加姿態指向精度、姿態穩定度、衛星平臺顫振數據，生成成像軌道、姿態數據，獲得衛星綜合運動下的成像仿真結果，進而評估衛星綜合運動對幾何定位精度的影響。

進一步地，該方法還包括：根據衛星飛行軌跡和成像區域范圍，自動計算恒角速度或恒線速度模式下敏捷成像的姿態機動角度，并進行偏流角校正。

進一步地，根據設定的初始姿態和角速度或根據衛星飛行軌跡和成像區域范圍，計算恒角速度或恒線速度模式下敏捷成像的姿態機動角度，并進行偏流角校正，包括：