[發明專利]主動遙感衛星天線相位中心偏移誤差計算的方法和系統

有效

• 申請號: 202010163564.2
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111381256B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 陸晴;陳筠力;萬向成;陳重華;李楠;趙迪
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種主動遙感衛星天線相位中心偏移誤差計算的方法，其特征在于，包括：

步驟S1：基于GNSS觀測數據處理得到WGS84坐標系下GNSS天線相位中心的矢量，偏移誤差包括GNSS測量誤差；

步驟S2：根據地面測量，得到衛星本體坐標系下GNSS天線相位中心與主動遙感天線相位中心之間的連線矢量，偏移誤差包括GNSS天線相位中心的安裝和變形誤差，以及主動遙感天線相位中心的安裝和變形誤差；

步驟S3：根據矢量和連線矢量，計算衛星本體坐標系到WGS84坐標系的坐標轉換矩陣，偏移誤差包括衛星姿態指向誤差、GNSS測量誤差、軌道參數轉換誤差；

步驟S4：根據坐標轉換矩陣，計算得到WGS84坐標系下主動遙感衛星天線相位中心的矢量和偏移誤差；

所述步驟1中，通過GNSS接收機原始觀測數據，在地面經過高精度事后處理，得到WGS84坐標系下衛星GNSS天線相位中心的矢量；

所述步驟2中，根據地面標定后測量，分別得到衛星本體坐標系下GNSS天線相位中心矢量主動遙感天線相位中心的矢量隨后計算得到GNSS天線相位中心與主動遙感天線相位中心之間的相對矢量GNSS天線相位中心的安裝和變形誤差為主動遙感天線相位中心的安裝和變形誤差分別計算公式為：

其中，表示GNSS天線相位中心與主動遙感衛星天線相位中心之間的相對矢量偏差；

所述步驟3中，利用瞬時軌道參數、衛星姿態角、世界時，分別計算得到衛星本體坐標系到軌道坐標系、到J2000慣性坐標系、到WGS84坐標系的坐標轉換矩陣，計算公式為：

其中，M表示衛星本體坐標系到WGS84坐標系的坐標轉換矩陣，ΔM表示坐標轉換矩陣的偏差項，PR、NR和EP分別為歲差、章動和極移矩陣，ER為地球旋轉矩陣；

L()為坐標系轉換矩陣，L_x(α)為繞x軸旋轉α角度的變換關系，L_y(α)為繞y軸旋轉α角度的變換關系，L_z(α)為繞z軸旋轉α角度的變換關系；

Ω為升交點赤經、i為軌道傾角、u為緯度幅角；ψ、φ、θ為衛星姿態偏航角、滾動角、俯仰角，α為衛星斜飛角度；ΔΩ、Δi、Δu分別為GNSS的測量和軌道參數轉換帶來的誤差，Δψ、Δφ、Δθ分別為衛星姿態指向誤差；ΔΩ表示GNSS的測量和軌道參數轉換帶來的升交點赤經偏差，Δi表示GNSS的測量和軌道參數轉換帶來的傾角偏差，Δu表示GNSS的測量和軌道參數轉換帶來的緯度幅角偏差，Δψ表示衛星姿態偏航角偏差，Δφ表示衛星姿態滾動角偏差，表示衛星姿態俯仰角偏差Δθ；

所述步驟4中，計算得到WGS84坐標系下衛星主動遙感天線相位中心的矢量和偏移誤差，計算公式為：

其中，表示WGS84坐標系下衛星主動遙感天線相位中心的矢量，表示WGS84坐標系下衛星主動遙感天線相位中心的矢量偏差；

表示WGS84坐標系下GNSS天線相位中心的矢量，表示WGS84坐標系下GNSS天線相位中心的矢量偏差；

表示GNSS天線相位中心與主動遙感天線相位中心之間的相對矢量，表示GNSS天線相位中心與主動遙感天線相位中心之間的相對矢量偏差。

2.一種主動遙感衛星天線相位中心偏移誤差計算的系統，其特征在于，包括：

模塊S1：基于GNSS觀測數據處理得到WGS84坐標系下GNSS天線相位中心的矢量，偏移誤差包括GNSS測量誤差；

模塊S2：根據地面測量，得到衛星本體坐標系下GNSS天線相位中心與主動遙感天線相位中心之間的連線矢量，偏移誤差包括GNSS天線相位中心的安裝和變形誤差，以及主動遙感天線相位中心的安裝和變形誤差；

模塊S3：根據矢量和連線矢量，計算衛星本體坐標系到WGS84坐標系的坐標轉換矩陣，偏移誤差包括衛星姿態指向誤差、GNSS測量誤差、軌道參數轉換誤差；

模塊S4：根據坐標轉換矩陣，計算得到WGS84坐標系下主動遙感衛星天線相位中心的矢量和偏移誤差；

所述模塊1中，通過GNSS接收機原始觀測數據，在地面經過高精度事后處理，得到WGS84坐標系下衛星GNSS天線相位中心的矢量；

所述模塊2中，根據地面標定后測量，分別得到衛星本體坐標系下GNSS天線相位中心矢量主動遙感天線相位中心的矢量隨后計算得到GNSS天線相位中心與主動遙感天線相位中心之間的相對矢量GNSS天線相位中心的安裝和變形誤差為主動遙感天線相位中心的安裝和變形誤差分別計算公式為：

其中，表示GNSS天線相位中心與主動遙感衛星天線相位中心之間的相對矢量偏差；

所述模塊3中，利用瞬時軌道參數、衛星姿態角、世界時，分別計算得到衛星本體坐標系到軌道坐標系、到J2000慣性坐標系、到WGS84坐標系的坐標轉換矩陣，計算公式為：

其中，M表示衛星本體坐標系到WGS84坐標系的坐標轉換矩陣，ΔM表示坐標轉換矩陣的偏差項，PR、NR和EP分別為歲差、章動和極移矩陣，ER為地球旋轉矩陣；

L()為坐標系轉換矩陣，L_x(α)為繞x軸旋轉α角度的變換關系，L_y(α)為繞y軸旋轉α角度的變換關系，L_z(α)為繞z軸旋轉α角度的變換關系；

Ω為升交點赤經、i為軌道傾角、u為緯度幅角；ψ、φ、θ為衛星姿態偏航角、滾動角、俯仰角，α為衛星斜飛角度；ΔΩ、Δi、Δu分別為GNSS的測量和軌道參數轉換帶來的誤差，Δψ、Δφ、Δθ分別為衛星姿態指向誤差；ΔΩ表示GNSS的測量和軌道參數轉換帶來的升交點赤經偏差，Δi表示GNSS的測量和軌道參數轉換帶來的傾角偏差，Δu表示GNSS的測量和軌道參數轉換帶來的緯度幅角偏差，Δψ表示衛星姿態偏航角偏差，Δφ表示衛星姿態滾動角偏差，表示衛星姿態俯仰角偏差Δθ；

所述模塊4中，計算得到WGS84坐標系下衛星主動遙感天線相位中心的矢量和偏移誤差，計算公式為：

其中，表示WGS84坐標系下衛星主動遙感天線相位中心的矢量，表示WGS84坐標系下衛星主動遙感天線相位中心的矢量偏差；

表示WGS84坐標系下GNSS天線相位中心的矢量，表示WGS84坐標系下GNSS天線相位中心的矢量偏差；

表示GNSS天線相位中心與主動遙感天線相位中心之間的相對矢量，表示GNSS天線相位中心與主動遙感天線相位中心之間的相對矢量偏差。