[發(fā)明專利]遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010968746.7
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112097794B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 崔陽;梁廣;姚小松;曹彩霞;劉國華;趙笙罡;馬慧;李良成
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院;上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/24;G01S19/20
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法，其特征在于，包括：

自標定模塊通過基于恒星探測的在軌相機模型、多參數(shù)解算模塊、以及自定標時刻的姿軌控參數(shù)，結合實驗室標定初始模型，進行高精度衛(wèi)星自標定；

互標定模塊通過載荷與姿態(tài)模塊采樣時刻的時統(tǒng)一致參數(shù)、以及安裝基準的結構穩(wěn)定參數(shù)，根據(jù)基于統(tǒng)一星表的星點/地標點提取模塊，建立基于時間同步和統(tǒng)一星表的星點解算模型，獲取載荷與姿態(tài)模塊在軌高精度互標定模型，進行天基高精度互標定，包括：

獲取標定時刻姿態(tài)模塊的星圖成像數(shù)據(jù)，解算姿態(tài)模塊內(nèi)方位元素及光軸指向；

獲取同時刻的載荷星圖成像數(shù)據(jù)，解算載荷的內(nèi)方位元素及光軸指向；

聯(lián)合星表，計算兩個光軸間角距測量值，獲取互標定精度。

2.如權利要求1所述的遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法，其特征在于，所述進行高精度衛(wèi)星自標定包括：

獲取自標定時刻的姿軌控參數(shù)，初步確認載荷的指向信息；

保證載荷的視場中有3顆以上恒星，載荷觀星獲取所述恒星的數(shù)據(jù)；

基于恒星探測的在軌相機模型提取視場中的恒星像面位置信息，形成星表，結合星表進行恒星的識別確認；

多參數(shù)解算模塊根據(jù)恒星的坐標計算載荷內(nèi)方位元素，根據(jù)所述內(nèi)方位元素計算視場內(nèi)各星點的坐標值；

多參數(shù)解算模塊根據(jù)視場內(nèi)各星點的坐標值、以及結合實驗室標定初始模型，計算位置標定誤差，獲取自標定精度。

3.如權利要求2所述的遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法，其特征在于，載荷通過經(jīng)典的小孔成像模型進行觀星，獲取所述恒星的數(shù)據(jù)：

其中為i星在星表中的唯一的方向矢量，i星經(jīng)過相機成像后在恒星相機焦平面上的坐標為(x_iy_i)，其所對應的成像的測量方向向量為則自標定精度采用下式進行解算：

式中為i星和j星間的標定角度，為i星和j星間在星表中的矢量角度，N為用于標定解算的恒星數(shù)量。

4.如權利要求2所述的遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法，其特征在于，獲取自標定時刻的軌姿控參數(shù)，初步確定載荷的指向信息包括：

結合星表和載荷的指向信息減小載荷在軌觀星的恒星匹配搜索區(qū)域，對搜索區(qū)域內(nèi)的恒星，根據(jù)星間形狀的相似性進行恒星的精確匹配，獲取精確的恒星位置信息。

5.如權利要求2所述的遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法，其特征在于，載荷觀星獲取所述恒星的數(shù)據(jù)包括：

載荷具有恒星成像光斑彌散功能，以使恒星的質(zhì)心坐標提取精度達到0.02像元，以使自標定模塊的標定精度達到0.2″。

6.如權利要求2所述的遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法，其特征在于，根據(jù)恒星成像位置信息結合恒星在星表中的方位信息建立多參數(shù)模型對載荷的內(nèi)方位元素解算。

7.如權利要求2所述的遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法，其特征在于，影響自標定精度的誤差項包括：質(zhì)心提取算法、星點像差、探測器非均勻性噪聲，電路系統(tǒng)噪聲、星表誤差、星點位置誤差及光學畸變校正誤差；

保證系統(tǒng)溫度場穩(wěn)定在±1K范圍內(nèi)以使光學畸變校正誤差在0.1像元(0.15″)以內(nèi)；

在恒星的質(zhì)心提取過程中，進行非均勻校正。

8.如權利要求1所述的遙感衛(wèi)星載荷平臺標定方法，其特征在于，減小影響互標定精度的參數(shù)包括：

星圖成像數(shù)據(jù)包括至少4顆以上的可視恒星，以減小載荷和姿態(tài)模塊本身的自標定精度；

補償載荷和姿態(tài)模塊之間由于曝光不同時產(chǎn)生的角度誤差，以消除由于載荷在繞地球運動，不同時刻指向星區(qū)不同，載荷和姿態(tài)模塊進行恒星成像的時刻的同步精度的影響；

減小載荷和姿態(tài)模塊的安裝距離，以補償姿態(tài)模塊和載荷模塊的安裝基準面溫度對兩個光軸偏差的影響

定標所用星表精度在0.01″以內(nèi)，以達到載荷和姿態(tài)模塊建立角度關聯(lián)的基準精度。

9.一種遙感衛(wèi)星載荷平臺標定系統(tǒng)，其特征在于，包括：

自標定模塊，被配置為通過基于恒星探測的在軌相機模型、多參數(shù)解算模塊、以及自定標時刻的姿軌控參數(shù)，結合實驗室標定初始模型，進行高精度衛(wèi)星自標定；

互標定模塊，被配置為通過載荷與姿態(tài)模塊采樣時刻的時統(tǒng)一致參數(shù)、以及安裝基準的結構穩(wěn)定參數(shù)，根據(jù)基于統(tǒng)一星表的星點/地標點提取模塊，建立基于時間同步和統(tǒng)一星表的星點解算模型，獲取載荷與姿態(tài)模塊在軌高精度互標定模型，進行天基高精度互標定，包括：

獲取標定時刻姿態(tài)模塊的星圖成像數(shù)據(jù)，解算姿態(tài)模塊內(nèi)方位元素及光軸指向；

獲取同時刻的載荷星圖成像數(shù)據(jù)，解算載荷的內(nèi)方位元素及光軸指向；

聯(lián)合星表，計算兩個光軸間角距測量值，獲取互標定精度。