[發(fā)明專利]一種基于光學(xué)影像的在軌高精度實(shí)時(shí)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710221445.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107085856B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊培慶;謝寶蓉;張昳玲;何健;鐘鳴;章斌;趙傳軍;穆文濤;胡玲娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航天測(cè)控通信研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/73
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/73;G06T7/246
• 代理公司: 31236 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡晶

1.一種基于光學(xué)影像的在軌高精度實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，包括步驟：

將嚴(yán)格幾何成像模型中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行歸類(lèi)和等效，并將所述嚴(yán)格幾何成像模型等效為星上幾何定位模型，具體包括：

嚴(yán)格幾何成像模型為：其中，為影像對(duì)應(yīng)的地面目標(biāo)點(diǎn)在WGS84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，為衛(wèi)星在WGS84坐標(biāo)系中的位置，為J2000坐標(biāo)系到WGS84坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，為本體坐標(biāo)系到J2000坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，為GPS天線相位中心在本體坐標(biāo)系下的三個(gè)偏移量，為相機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)于本體坐標(biāo)系原點(diǎn)的偏移量，m為坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的縮放因子，為相機(jī)坐標(biāo)系到本體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，為地面點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系下的投影坐標(biāo)；

根據(jù)是否與載荷本身有關(guān)將所述嚴(yán)格幾何成像模型的相關(guān)參數(shù)歸類(lèi)為內(nèi)方位元素和外方位元素；

將所述內(nèi)方位元素等效為指向角的指向向量，及，將所述外方位元素等效為一個(gè)偏移矩陣，所述嚴(yán)格幾何成像模型等效的星上幾何定位模型為：

其中，R_bais為偏移矩陣，

為影像坐標(biāo)在相機(jī)坐標(biāo)系下的指向向量；

利用地面定標(biāo)場(chǎng)的控制點(diǎn)對(duì)所述星上幾何定位模型的參數(shù)進(jìn)行修正；

將修正后的參數(shù)上注到星上。

2.如權(quán)利要求1所述的在軌高精度實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所述利用地面定標(biāo)場(chǎng)的控制點(diǎn)對(duì)所述星上幾何定位模型的參數(shù)進(jìn)行修正，具體包括：

以實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)結(jié)果為初始值，采用羅德里格矩陣對(duì)所述外方位元素進(jìn)行修正；

以標(biāo)定后的外方位參數(shù)為初始值，采用反變換設(shè)定閾值迭代的方法對(duì)所述內(nèi)方位元素進(jìn)行修正。

3.如權(quán)利要求2所述的在軌高精度實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所述采用羅德里格矩陣對(duì)所述外方位元素進(jìn)行修正，具體包括：

所述偏移矩陣R_bais的表達(dá)式為：R_bais＝(I-S)^-1(I+S)，其中，構(gòu)建誤差方程：V＝AX-L，其中，其中，

采用最小二乘法對(duì)所述誤差方程求解獲得參數(shù)a，b，c，并獲得偏移矩陣R_bais；

根據(jù)所述偏移矩陣R_bais修正所述星上幾何定位模型的外方位元素。

4.如權(quán)利要求3所述的在軌高精度實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所述采用反變換設(shè)定閾值迭代的方法對(duì)所述內(nèi)方位元素進(jìn)行修正，具體包括：

令F()、G()分別為影像空間坐標(biāo)系下像點(diǎn)沿軌及垂軌方向的矢量殘差函數(shù)，所述矢量殘差函數(shù)的表達(dá)式為：

其中，X_E為外方位元素，X_I為內(nèi)方位元素，為本體坐標(biāo)系到相機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，為像點(diǎn)光線在本體坐標(biāo)系下的矢量，和為指向角；

將修正后的外方位元素視為X_E的初始值，將內(nèi)方位元素X_I視為待求的未知參數(shù)，根據(jù)所述矢量殘差函數(shù)修正所述星上幾何定位模型的內(nèi)方位元素。