[發明專利]一種基于天文技術的空間指向測量儀器標定方法

有效

• 申請號: 202110285856.8
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113034610B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 吳奮陟;王立;鄭然;武延鵬;劉魯;王苗苗;王艷寶
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T5/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發明公開了一種基于天文技術的空間指向測量儀器標定方法，屬于空間指向測量儀器標定技術領域。本方法利用地球表面陸標特征實現空間指向測量儀器的在軌標定，首先從拍攝的地球光學影像中提取識別若干陸標特征點，計算陸標的圖像坐標；其次將陸標特征點圖像坐標進行徑向畸變、偏心畸變和像平面畸變校正，計算陸標特征點在儀器測量本體系下觀測矢量；然后，計算地球陸標庫中匹配得到的陸標矢量，將其與觀測矢量一一對應，利用最小二乘方法對敏感器的焦距、主點、徑向畸變、偏心畸變進行修正。

技術領域

本發明涉及一種基于天文技術的空間指向測量儀器標定方法，屬于空間指向測量儀器標定技術領域。

背景技術

空間指向測量敏感器用于引導空間飛行器上的光學相機、激光武器等載荷瞄準目標，在低軌超高比例尺軍用測繪衛星、高軌遙感衛星、天基攻防衛星等領域需求迫切。通常該產品在衛星發射前已進行過地面檢校，然而，發射過程中的劇烈振動以及在軌運行環境的變化都將導致產品地面標定參數發生變化，從而影響最終的指向測量精度。

現有技術中，常規方法多采用恒星作為觀測目標，利用星角距約束對空間指向測量敏感器在軌工作時的標定參數進行標定。但該方法能夠獲取的恒星觀測數量有限，不能滿足全視場范圍儀器參數標定的需求；另一方面，常規方法往往只考慮標定空間指向測量敏感器的焦距和主點，而不對影響指向測量精度的畸變系數進行修正；有的方法雖然考慮了鏡頭畸變，但將焦距、主點修正與畸變修正分開進行，且畸變修正采用一般多項式擬合，而不考慮鏡頭畸變的實際規律，因此在軌標定精度難以保證，直接影響空間指向測量敏感器的測量精度。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術中的缺陷，提出一種基于天文技術的空間指向測量敏感器標定方法，利用地球表面的陸標特征，對空間指向測量儀器的焦距、主點、徑向畸變、偏心畸變、像平面畸變等參數進行標定，適用于實際工程應用。

本發明的技術解決方案是：

一種基于天文技術的空間指向測量儀器標定方法，包括如下步驟：

步驟(一)，進行地球表面光學影像采集，具體方法為：在設定軌道高度H 上，將空間指向測量儀器對準地球，使得地球成像盡可能覆蓋儀器視場范圍；設置積分時間，使得地球表面紋理能夠清晰成像；

步驟(二)，進行陸標特征點提取，具體方法為：從光學影像上選取N個陸標，提取特征的圖像坐標為(u_p,i，v_p,i)，其中，p＝1,2，…N，表示第p個陸標；(u_p,i，v_p,i)表示第p個陸標第i個特征在圖像上的像點坐標，u_p,i表示第 p個陸標第i個特征在圖像行方向上的像點坐標，v_p,i表示第p個陸標第i個特征在圖像列方向上的像點坐標，i＝1,2,……k表示描述該陸標的第i個特征點， k表示第p個陸標的特征點個數；

步驟(三)，進行陸標特征點匹配，具體方法為：將選取的陸標與地球陸標數據庫進行匹配，從地球陸標數據庫中識別選取的陸標特征點；

步驟(四)，計算陸標特征點觀測矢量，具體方法為：對每個識別的陸標特征點，按照空間指向測量儀器測量模型計算描述陸標特征點的圖像坐標對應的特征觀測矢量表示第p個陸標的第i個特征點的觀測矢量；

步驟(五)，計算陸標特征點約束矢量，具體方法為：對每個識別的陸標特征點，根據地球陸標特征數據庫中陸標的赤經α_p,i、赤緯δ_p,i計算特征約束矢量V_p,i；α_p,i表示第p個陸標第i個特征點在陸標特征數據庫中的赤經，表示第p個陸標第i個特征點在陸標特征數據庫中的赤緯，V_p,i表示對第p個陸標第i個特征點計算的特征約束矢量；