[發明專利]一種光學遙感衛星影像時變系統誤差建模補償方法及系統有效
| 申請號： | 201610066602.6 | 申請日： | 2016-01-30 |
| 公開（公告）號： | CN105698764B | 公開（公告）日： | 2018-01-23 |
| 發明（設計）人： | 王密;范城城;李德仁;龔健雅 | 申請（專利權）人： | 武漢大學 |
| 主分類號： | G01C11/00 | 分類號： | G01C11/00;G01C25/00 |
| 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： | 嚴彥 |
| 地址： | 430072 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 光學 遙感 衛星 影像 系統誤差 建模 補償 方法 系統 | ||
技術領域
本發明屬于遙感衛星地面預處理領域，特別是涉及到一種光學遙感衛星影像時變系統誤差建模補償方法及系統。
背景技術
高分辨率光學衛星影像無控制幾何處理受到多種誤差源影響，其中由于星敏感器低頻誤差、空間熱環境導致的安裝結構變化以及不同星敏感器工作模式切換所導致的姿態基準的變化是當前影響光學遙感影像高精度幾何處理精度的重要因素。星敏感器是一種常用的精密姿態測量部件，但是由于受到衛星上的冷熱交變的空間熱環境以及視場變化等因素影響，其會產生依軌道周期變化的周期性低頻誤差。安裝結構變化以及星敏感器工作模式切換導致姿態基準發生變化，進而無法保證不同姿態敏感器間姿態基準高精度耦合。因此，需要解決如何消除或削弱星敏感器低頻誤差、姿態基準變化對無控制幾何定位的影響，以滿足光學遙感影像地面處理要求。
發明內容
本發明針對星敏感器低頻誤差參數難以辨識與補償以及姿態基準時變性變化的問題，提供了一種光學遙感衛星影像時變系統誤差建模補償技術方案。
本發明提供的技術方案為一種光學遙感衛星影像時變系統誤差建模補償方法，包括以下步驟：
步驟1，基于光學遙感衛星對地相機多個成像時間段的多星敏感器觀測數據，解算星敏感器間相對安裝參數變化序列，進一步基于加權平均得到安裝參數最優估計值；
步驟2，根據多個星敏感器成像時間段的觀測數據以及步驟1得到的安裝參數，實現多星敏感器最優信息融合，獲取高精度姿態數據；
步驟3，根據跟蹤偵照的光學定標場全色影像數據，定標場DOM/DEM參考數據，采用嚴密幾何成像模型，實現對地相機精密姿態反演；
步驟4，采用傅立葉級數構建時變系統誤差補償模型，進一步根據步驟2和步驟3所得結果，基于最小二乘原理實現時變系統誤差補償模型參數最優估計。
而且，步驟1中，解算星敏感器間相對安裝參數變化序列時，設某時刻t的星敏感器A的四元數觀測值為星敏感器B的四元數觀測值為得到時刻t的本體到慣性系的旋轉矩陣計算A星敏感器到B星敏感器的旋轉矩陣以及歐拉角轉換參數
而且，步驟2中，獲取高精度姿態數據實現方式如下，
設有n個星敏感器，多個星敏感器光軸在慣性系下的矢量坐標為V1CIS，V2CIS，……VnCIS，在本體坐標系矢量坐標為V1Body,V2Body,…，VnBody，基于星敏感器光軸矢量的觀測方程如下，
其中，表示本體坐標系到慣性坐標系的旋轉矩陣，v3×1為星敏感器測量噪聲；
當光軸矢量個數大于等于2時，基于最小二乘原理實現姿態參數的最優估計。
而且，步驟3中，所述嚴密幾何成像模型為基于探元指向角模型的嚴密幾何成像模型。
而且，步驟4中，采用傅立葉級數構建時變系統誤差補償模型的實現方式如下，
設時變系統誤差歐拉角表示為則Δk的三個分量采用傅立葉函數形式進行建模，得到時變系統誤差補償模型如下，
其中，角頻率T表示衛星軌道周期，k表示時間步長個數，τ表示時間步長，M為正常數，aψj,bψj,aθj,bθj表示未知的時變系統誤差系數。
一種光學遙感衛星影像時變系統誤差建模補償系統，包括以下模塊：
第一模塊，用于基于光學遙感衛星對地相機多個成像時間段的多星敏感器觀測數據，解算星敏感器間相對安裝參數變化序列，進一步基于加權平均得到安裝參數最優估計值；
第二模塊，用于根據多個星敏感器成像時間段的觀測數據以及第一模塊得到的安裝參數，實現多星敏感器最優信息融合，獲取高精度姿態數據；
第三模塊，用于根據跟蹤偵照的光學定標場全色影像數據，定標場DOM/DEM參考數據，采用嚴密幾何成像模型，實現對地相機精密姿態反演；
第四模塊，用于采用傅立葉級數構建時變系統誤差補償模型，進一步根據第二模塊和第三模塊所得結果，基于最小二乘原理實現時變系統誤差補償模型參數最優估計。
而且，第一模塊中，解算星敏感器間相對安裝參數變化序列時，設某時刻t的星敏感器A的四元數觀測值為星敏感器B的四元數觀測值為得到時刻t的本體到慣性系的旋轉矩陣計算A星敏感器到B星敏感器的旋轉矩陣以及歐拉角轉換參數
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