[發明專利]旋轉大幅寬光學衛星精準處理方法及系統

在審

• 申請號: 202010424747.5
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111561936A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 范城城;劉國華;尹增山;胡海鷹;劉洋;王旭輝;田龍飛;江新華
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G01S19/07
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

1.一種旋轉大幅寬光學衛星精準處理方法，其特征在于，所述旋轉大幅寬光學衛星精準處理方法包括：

獲取光學相機面陣分系統參數及觀測數據；

根據所述光學相機面陣分系統參數及觀測數據，構建旋轉光學衛星本體與光學相機面陣分系統焦平面之間幾何變換關系，得到衛星本體與相機焦平面轉換矩陣；

計算成像時刻的旋轉光學衛星姿軌控數據；

根據所述衛星本體與相機焦平面轉換矩陣及所述旋轉光學衛星姿軌控數據，構建旋轉大幅寬光學衛星精準處理幾何模型；

根據所述旋轉大幅寬光學衛星精準處理幾何模型構建標準影像產品的有理函數擬合模型；

根據所述標準影像產品的有理函數擬合模型進行有理多項式系數參數計算。

2.如權利要求1所述的旋轉大幅寬光學衛星精準處理方法，其特征在于，所述光學相機面陣分系統包括轉動補償機構，其中：

所述轉動補償機構包括擺鏡檔位機構、快速反射補償鏡及探測器轉動機構；

所述旋轉大幅寬光學衛星采取天底指向并降低對地速度，轉臺分系統旋轉軸對地，所述轉臺分系統保持正常工作轉速旋轉；

所述轉臺分系統每旋轉一周，所述擺鏡檔位機構的位置擋位進行一次調整，以使光學相機面陣分系統完成對地觀測的圓錐掃描。

3.如權利要求2所述的旋轉大幅寬光學衛星精準處理方法，其特征在于，根據所述光學相機面陣分系統參數及觀測數據，構建旋轉光學衛星本體與光學相機面陣分系統焦平面之間幾何變換關系，得到衛星本體與相機焦平面轉換矩陣包括：

將所述對地觀測的圓錐掃描等效為分別建立光學相機面陣分系統焦平面與轉動補償機構的轉換關系、轉動補償機構與光學相機面陣分系統之間的轉換關系、光學相機面陣分系統與轉臺分系統之間的轉換關系、轉臺分系統與旋轉光學衛星本體的轉換關系，以及旋轉光學衛星本體與物方空間的轉換關系；

設置成像時刻t，轉動補償機構測量輸出的角度為則轉動補償機構與光學相機面陣分系統焦平面之間轉換矩陣為：

推導得到所述衛星本體與相機焦平面轉換矩陣

其中，表示3×3矩陣，分別為所述光學相機面陣分系統焦平面與轉動補償機構的轉換關系、所述轉動補償機構與光學相機面陣分系統之間的轉換關系、所述光學相機面陣分系統與轉臺分系統之間的轉換關系、以及所述轉臺分系統與旋轉光學衛星本體的轉換關系。

4.如權利要求3所述的旋轉大幅寬光學衛星精準處理方法，其特征在于，計算成像時刻的旋轉光學衛星姿軌控數據包括：

采用滑動窗口擬合多項式進行姿態參數建模；

設旋轉光學衛星姿態觀測值組包括n個時間序列輸出值(q₁,q₂,q₃…q_n-1,q_n)，t_k為成像時刻，設置n個時間序列的姿態四元數為(q_0i,q_1i,q_2i,q_3i)i＝1,2,…,n，相應m-1次最佳正交多項式擬合如下，

其中，t表示時刻，a_j,j＝0,1,…,m-1表示多項式系數，設式(3)為各正交多項式δ_j(t)的線性組合，

其中，c_j,j＝0,1,…,m-1表示正交多項式系數，根據最小二乘原理得t_k成像時刻姿態四元數擬合值如下，

其中，表示t_k時刻四元數矢量部分擬合值，表示t_k時刻四元數標量部分擬合值，表示四元數矢量部分正交多項式擬合系數，表示四元數矢量部分正交多項式。