[發明專利]一種高軌大面陣靜止衛星影像幾何定位仿真方法

有效

• 申請號: 201710965666.4
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107945235B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 韓杰;吳國璽;楊健;李響;孔祥皓;孟慶巖
• 申請（專利權）人: 許昌學院;中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06F30/20
• 代理公司: 鄭州三陽專利代理事務所(普通合伙) 41175
• 代理人: 范向南

1.一種高軌大面陣靜止衛星影像幾何定位仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：1)嚴格幾何成像模型構建，對于靜止軌道面陣相機而言，像點坐標同樣需要經過多個坐標系的轉換后才能得到像點在WGS84坐標系下的坐標，對于GF-4衛星而言，其嚴格成像模型為：

這里的（x,y）表示像點P在像平面坐標系下的坐標，f代表相機焦距，m為尺度系數，[X_body(t) Y_body(t) Z_body(t)]^T和[X_g Y_g Z_g]^T分別表示衛星位置和該像點P對應的物方點在WGS84坐標系下的坐標，、和分別表示姿態測量系統ADS坐標系到相機坐標系、相機坐標系到J2000坐標系、J2000坐標系到WGS84坐標系的旋轉矩陣；2)初始仿真定位誤差分析，基于上述嚴格成像模型，結合傳感器設計參數及軌道仿真參數，實現高軌大面陣靜止衛星影像初始幾何定位仿真，為驗證構建的仿真結果幾何定位精度，從在軌真實影像中每隔1000個像素提取檢查點坐標，共計100個檢查點，通過比較幾何定位仿真影像與在軌真實影像中同一像點坐標可以看出，兩者存在明顯的系統定位誤差，且該仿真定位誤差結果并不符合GF-4衛星光學鏡頭畸變規律；3)幾何外檢校模型構建，由于相機安裝誤差與測姿誤差對定位結果的影響是一致的，因此在進行幾何外檢校時，構建一個偏移矩陣，以提高影像直接定位精度；4)由于相機姿態角誤差的存在，需要利用姿態角構建偏移矩陣,使得上述嚴格成像模型左右兩端相等，則其可變為：

對上式進行泰勒公式一次展開，可得誤差方程如下：

這里的（v_x，v_y）為坐標觀測殘差值，為像點真實值坐標與利用地面坐標計算得到的像面近似坐標之間的差值，a₁₁～a₂₃的表達式如下：

當仿真控制點個數超過3個時，采用最小二乘的方法迭代計算，當姿態角改正數小于預先設定的閾值時，停止迭代，即可得到相機姿態角誤差參數，仿真控制點提取及相機姿態角常差計算，選取實驗區域SRTM DEM作為控制點高程信息，在真實在軌成像的影像中間隔不同像素提取仿真控制點信息，利用這些控制點求取相機姿態角誤差參數，設定姿態角改正數中最大值小于10-6°時，停止迭代；5）仿真定位誤差結果分析，將上述外檢校結果帶入嚴格成像模型之中，補償相機姿態角誤差。

2.根據權利要求1所述的一種高軌大面陣靜止衛星影像幾何定位仿真方法，其特征在于，比較經外檢校后的幾何定位仿真影像與在軌真實影像中同一像點坐標差異。

3.根據權利要求2所述的一種高軌大面陣靜止衛星影像幾何定位仿真方法，其特征在于，比較同一像素在仿真影像和真實影像中的UTM坐標，并利用Origin繪制出該坐標差異，分析仿真定位誤差是否符合真實影像幾何定位誤差分布情況。