[發明專利]衛星對動態飛行目標多視角成像聯合計算航行高度的方法

有效

• 申請號: 201910761722.1
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN112461204B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 楊秀彬;徐婷婷;徐超;劉瑞婧;常琳
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C5/00;G06V20/13;G06T3/00;G06T5/00;G06T7/60
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

本發明公開了衛星對動態飛行目標多視角成像聯合計算航行高度的方法，屬于光電成像技術領域。為了克服傳統測量對地面控制點分布和數量的限制的技術問題，本發明方法包括以下步驟：確定衛星前視成像或后視成像以及衛星正視成像時對同一動態飛行目標在焦平面上的兩個不同像點間的相對距離，及兩個所述像點相對于相機光心點的夾角；根據投影及三角幾何關系推算出動態飛行目標的航行高度；按前述步驟推算下一時刻動態飛行目標的航行高度，實現實時測量航行高度。本方法可以不受地面站測量區域和未知目標的先驗知識的限制，實時計算出動態飛行目標的航行高度。消除了計算過程中對地面控制點的依賴，對測量環境具有更多的適應性。

技術領域

本發明涉及光電成像技術領域，具體涉及衛星多視角對動態飛行目標成像計算航行高度的方法。

背景技術

航空攝影測量技術是利用航空飛行器結合結合攝影儀器，以實現高空對地面地形的拍攝從而獲取基礎地理信息的主要手段。對于光學遙感衛星而言，一個非常重要的功能是準確地獲取地面目標的位置信息。傳統的航空攝影測量技術離不開對地面控制點的依賴。地面控制點是在地球表面上利用具有已知位置的視覺或其他可檢測標記來標記的點，是對衛星遙感影像進行各種幾何糾正和地理定位的重要數據源。它的數量、質量和分布等指標直接影響了影像糾正的精確性和可靠性。

而對于動態飛行目標的航行高度的測量來說，一方面由于動態目標飛行方向不確定、相對速度較快，使計算復雜度較大；另一方面，由于受到地面控制點的限制，對于敏感地區的飛行目標無法進行測量。特別是在某些特殊地區如境外、邊境等，測繪人員無法達到現場，更不可能獲取地面控制點。

發明內容

本發明為了克服傳統測量對地面控制點分布和數量的限制的技術問題，提供一種衛星對動態飛行目標多視角成像聯合計算航行高度的方法。

衛星對動態飛行目標多視角成像聯合計算航行高度的方法，該方法由以下步驟實現：

步驟一、前一時刻及同一衛星軌道高度下，一顆衛星用于正視成像，一顆衛星用于前視成像或后視成像；衛星正視成像時動態飛行目標p通過相機光心點形成對應的在焦平面上的第一動態飛行目標像點o′，同時衛星前視成像或后視成像成像傾角為θ時所述動態飛行目標通過相機光心點s形成對應的在焦平面上的第二動態飛行目標像點p′，計算所述第一動態飛行目標像點o′與所述第二動態飛行目標像點p′進行焦平面圖像相應疊加后對應的相對距離d；

步驟二、計算前一時刻所述動態飛行目標航行高度；

根據幾何關系，計算所述第一動態飛行目標像點o′與所述第二動態飛行目標像點p′相對于所述相機光心點s的夾角α的正切值，用公式表示為:

tanα＝d/f

式中，f為相機焦距；

在所述步驟一中衛星前視成像或后視成像時，構建所述動態飛行目標p、所述相機光心點s、及所述動態飛行目標p在地面的垂直投影o形成的三角形sop，并根據正弦定理、以及三角形三角之和等于180°推算得到所述動態飛行目標的航行高度h用公式表示為：

式中，H為衛星飛行高度；

前一時刻衛星前視成像或后視成像時，L為衛星與所述垂直投影點o之間的距離，

步驟三、后一時刻及同一衛星軌道高度下，一顆衛星用于正視成像，一顆衛星用于前視成像或后視成像；衛星正視成像時動態飛行目標p₁通過相機光心點形成對應的在焦平面上的第一動態飛行目標像點Q′，同時衛星前視成像或后視成像成像傾角為γ時所述動態飛行目標通過相機光心點s形成對應的在焦平面上的第二動態飛行目標像點p₁′，計算所述第一動態飛行目標像點Q′與所述第二動態飛行目標像點p₁′進行焦平面圖像相應疊加后對應的相對距離d₁；