[發明專利]靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法

有效

• 申請號: 201810622165.0
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108828623B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 呂旺;董瑤海;宋效正;沈毅力;周徐斌;陳文強
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G06T7/11;G06T7/149;G06T7/73
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、將地球表面特征物體映射到標稱理想情況下靜止氣象衛星成像儀所成的圖像中，將映射點作為地球固定網格；

步驟二、通過比對實際遙感圖像與固定網格的差異，作為L1級圖像輸出的參考基準，評價成像儀圖像定位精度，分析成像儀內部光路變形特性和外部安裝誤差，分析衛星當前軌道位置；

所述的標稱理想情況包括如下描述：衛星位于赤道平面與定點經度半圈平面交線上、與地心距離為42164.172公里；成像儀光學基準坐標系的Z軸指向地心，X軸位于瞬時真赤道面內指向當地東方；成像儀內部光路準直，不存在畸變和失配；

所述的地球表面特征物體包括海岸線、內陸湖泊輪廓線，以及地球表面其他遙感輻射梯度大的固定特征輪廓線；

所述的靜止氣象衛星成像儀安裝在靜止軌道三軸穩定衛星平臺上，通過二維掃描機構的旋轉運動來往復移動視線，實現對地球的成像覆蓋，該靜止氣象衛星成像儀二維掃描機構帶有兩面反射鏡和兩根相互垂直的旋轉軸，從地球發出的光線首先入射在南北鏡上，經反射后再入射到東西鏡上，再次反射后進入內部成像系統；

所述步驟一具體包括如下步驟：首先將地球表面特征物體地理坐標映射到成像儀轉角坐標，再將成像儀轉角坐標映射到成像儀圖像坐標；

地理坐標包括地理緯度φ、經度λ，海拔高度h；地理經緯度的單位為度，海拔高度的單位為公里；

成像儀轉角坐標包含東西鏡掃描角度ε和南北鏡掃描角度η，單位為度，零點和極性如下：在成像儀視線運動到視場中心視線時，成像儀轉角坐標位于(0,0)點；定義南北鏡繞成像儀光學基準坐標系X軸正方向按照右手方向旋轉為ε的正方向，定義東西鏡繞成像儀光學基準坐標系Z軸正方向按照右手方向旋轉為η的正方向；

所述的成像儀圖像坐標包括南北方向像素號m和東西方向像素號n，單位為像素，其中，圖像左上角的像素為(1,1)點，從上至下的方向為南北方向像素號遞增方向，從左至右的方向為東西方向像素號遞增方向。

2.如權利要求1所述的靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法，其特征在于，所述成像儀的光學基準坐標系的原點位于成像儀上的某個特征位置，Z軸為成像儀視場中心視線方向，X軸垂直于中心視線指向星下點圖像正東方對應的方向，Y軸按照右手法則確定。

3.如權利要求1所述的靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法，其特征在于，所述的地球表面特征物體地理坐標到成像儀轉角坐標的映射關系通過以下步驟計算：

步驟1、根據地球表面特征物體的地理坐標(φ,λ,h)，按照地球的WGS84橢球模型計算其在地心地固坐標系中的位置；

步驟2、計算衛星指向地球表面特征物體的視線矢量在地心地固坐標系中的分量；

步驟3、計算衛星指向地球表面特征物體的成像儀視線向量；

步驟4、根據成像儀視線向量與成像儀轉角坐標的轉換關系，計算地球表面特征物體對應的成像儀掃描鏡轉角坐標。

4.如權利要求3所述的靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法，其特征在于，所述的成像儀視線向量與成像儀轉角坐標的轉換關系包括兩個轉換：

將成像儀轉角坐標(ε,η)轉換為成像儀視線向量(L_x,L_y,L_z)，表達式為：

將成像儀視線向量(L_x,L_y,L_z)轉換為成像儀轉角坐標(ε,η)，表達式為：

5.如權利要求1所述的靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法，

其特征在于，所述的成像儀轉角坐標到成像儀圖像坐標的映射關系通過以下步驟計算：

步驟1、根據成像儀的光學特性確定成像儀像素的南北方向張角κ和東西方向張角τ，并根據圖像方位確定κ和τ的符號以調整成像儀圖像與方位的對應關系，確定圖像坐標(1,1)點對應的成像儀轉角坐標點(ε₁,η₁)；

步驟2、對于任意成像儀轉角坐標(ε,η)，成像儀圖像坐標的南北方向像素號m表示為：

步驟3、對于任意成像儀轉角坐標(ε,η)，成像儀圖像坐標的東西方向像素號n表示為：