[發(fā)明專利]靜止衛(wèi)星成像導(dǎo)航與配準(zhǔn)恒星南北參數(shù)提取方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610971441.5
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN106568437B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂旺;王田野;董瑤海;王皓;沈毅力
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發(fā)明提供了一種靜止衛(wèi)星成像導(dǎo)航與配準(zhǔn)恒星南北參數(shù)提取方法及系統(tǒng)，包括如下步驟：步驟1：構(gòu)建列像元的灰度值與恒星影像南北向坐標(biāo)分量的關(guān)系；步驟2：提取恒星劃過列像元中心時的探測器像元灰度值；步驟3：計算恒星影像南北向坐標(biāo)分量；步驟4：計算恒星影像中心劃過探測器東西方向中心線時的南北向坐標(biāo)分量。本發(fā)明在計算恒星影像坐標(biāo)時，考慮了恒星影像的形狀和亮度分布特性，大幅提高了識別精度；通過多列像元計算結(jié)果進行最小二乘擬合，降低了由探測器光學(xué)成像、電路噪聲、衛(wèi)星高頻抖動等因素引起的星點位置高頻誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信號與圖像處理技術(shù)，具體地，涉及一種靜止衛(wèi)星成像導(dǎo)航與配準(zhǔn)恒星南北參數(shù)提取方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著遙感衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)水平的提高，通常要求高精度靜止衛(wèi)星對地成像的圖像被精確定位，并配準(zhǔn)到地球標(biāo)稱網(wǎng)格。但衛(wèi)星平臺和遙感儀器受到空間力學(xué)環(huán)境、熱環(huán)境變化等因素的影響，衛(wèi)星會存在軌道漂移和姿態(tài)指向偏差，儀器會產(chǎn)生幾何變形，影響遙感圖像的定位與配準(zhǔn)精度。衛(wèi)星成像導(dǎo)航與配準(zhǔn)技術(shù)可解決此類問題：衛(wèi)星對遙感儀器的二維掃描機構(gòu)進行實時角度增量補償，將儀器觀測點在地表的移動軌跡引導(dǎo)至預(yù)設(shè)路徑，從而實現(xiàn)成像導(dǎo)航，使遙感圖像配準(zhǔn)到地球標(biāo)稱網(wǎng)格。靜止遙感衛(wèi)星在軌期間的儀器幾何變形不可直接測量，可利用儀器對恒星進行敏感成像，獲取恒星在探測器面陣內(nèi)劃過的運動軌跡，通過提取恒星運動規(guī)律和特征參數(shù)，與恒星在慣性系的實際位置對比可計算遙感儀器的在軌變形量。

在計算恒星影像的縱向坐標(biāo)時，常用的方法是重心法。但由于恒星在靜止衛(wèi)星探測器內(nèi)的影像尺寸較小，甚至小于一個像元，若仍采用重心法，僅以像元的灰度為權(quán)重，不考慮恒星影像的形狀和亮度分布特性，會引起一定的誤差。

本發(fā)明方法面向工程實際，將點擴散函數(shù)用在靜止衛(wèi)星成像導(dǎo)航與配準(zhǔn)恒星敏感南北參數(shù)提取上，通過多幀數(shù)據(jù)信息處理和曲線擬合消除由探測器光學(xué)成像、電路噪聲、衛(wèi)星高頻抖動等因素引起的星點位置高頻誤差，從而提高了恒星位置參數(shù)的識別精度。本發(fā)明可應(yīng)用于我國第二代靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號等靜止遙感衛(wèi)星的成像定位與配準(zhǔn)系統(tǒng)研制研發(fā)過程。J.LFiorello等人編寫的NOAA的研究報告(1989年，編號N90-13422)對圖像導(dǎo)航配準(zhǔn)概念和原理進行了介紹，提出了通過儀器觀測恒星獲取儀器變形參數(shù)的方法，但未闡述對圖像數(shù)據(jù)的處理方法。

經(jīng)檢索：

專利號為：US4801202，名稱為：Method and apparatus for radiometer starsensing，描述了靜止氣象衛(wèi)星的輻射計在軌觀測恒星的方法，聲明了對具體操作步驟等的權(quán)利要求，但未闡述對恒星敏感圖像數(shù)據(jù)的處理方法。

專利號為：US4746976，名稱為：Sightings by satellite for imagenavigation，介紹了靜止氣象衛(wèi)星儀器在軌觀測恒星的位置和數(shù)量，聲明了對觀星時機和方向的選取等方法的權(quán)利要求，但未闡述對多幀恒星敏感圖像數(shù)據(jù)提取南北方向參數(shù)的內(nèi)容。

李曉坤、王淦泉、陳桂林在科學(xué)技術(shù)與工程第7卷第6期(2007年3月)的文章《風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星掃描成像儀——可見光通道恒星敏感》中，介紹了風(fēng)云四號衛(wèi)星掃描成像儀通過恒星敏感解算儀器內(nèi)部形變的方法，提出通過加權(quán)分析獲得恒星劃過探測器的位置，但沒有融合多列探測器的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種靜止衛(wèi)星成像導(dǎo)航與配準(zhǔn)恒星敏感南北參數(shù)提取方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的靜止衛(wèi)星成像導(dǎo)航與配準(zhǔn)恒星南北參數(shù)提取方法，包括如下步驟：

步驟1：構(gòu)建列像元的灰度值與恒星影像南北向坐標(biāo)分量的關(guān)系；

步驟2：提取恒星劃過列像元中心時的探測器像元灰度值；

步驟3：計算恒星影像南北向坐標(biāo)分量；