[發(fā)明專利]一種線陣擺掃式光學(xué)遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210780437.6
• 申請日: 2022-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN115164938A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹金山;黃澳炯;葉志偉
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

1.一種線陣擺掃式光學(xué)遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，通過影像匹配或手工量測方式，從高精度參考數(shù)據(jù)中獲取線陣擺掃式光學(xué)遙感衛(wèi)星影像上的地面控制點(diǎn)；

步驟2，根據(jù)線陣擺掃式光學(xué)衛(wèi)星的成像幾何關(guān)系，構(gòu)建線陣擺掃式光學(xué)衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)模型；

步驟3，利用地面控制點(diǎn)，采取分步求解策略，求解線陣擺掃式光學(xué)衛(wèi)星的成像幾何參數(shù)；

步驟3.1，以線陣成像器件探元指向角的初始值、擺鏡起始擺角和步長的初始值作為真值，求解衛(wèi)星相機(jī)在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的安裝角；

步驟3.2，以線陣成像器件探元指向角的初始值和步驟3.1中求解的相機(jī)安裝角作為真值，求解擺鏡起始擺角和步長；

步驟3.3，以步驟3.1中求解的相機(jī)安裝角、步驟3.2中求解的擺鏡起始擺角和步長作為真值，求解線陣成像器件的探元指向角。

2.如權(quán)利要求1所述的一種線陣擺掃式光學(xué)遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)方法，其特征在于：步驟2中根據(jù)線陣擺掃式光學(xué)衛(wèi)星的成像幾何關(guān)系，構(gòu)建線陣擺掃式光學(xué)衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)模型，如式(1)、(2)和(3)所示：

θ＝θ₀+θ₁·s (3)

式中，(φ_x，φ_y)為地面點(diǎn)對應(yīng)的成像探元在相機(jī)坐標(biāo)系下的指向角；λ為比例因子；為相機(jī)坐標(biāo)系至擺鏡坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系至相機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，為衛(wèi)星相機(jī)的安裝角；為衛(wèi)星軌道坐標(biāo)系至衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；為J2000坐標(biāo)系至衛(wèi)星軌道坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；為WGS84坐標(biāo)系至J2000坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；(X，Y，Z)為地面點(diǎn)在WGS84坐標(biāo)系下的空間直角坐標(biāo)；(X_S，Y_S，Z_S)為GNSS天線相位中心在WGS84坐標(biāo)系下的空間直角坐標(biāo)；(α₀，α₁，α₂，α₃，β₀，β₁，β₂，β₃)為探元指向角模型參數(shù)；(s，l)為像點(diǎn)坐標(biāo)；θ₀為擺鏡起始擺角；θ₁為擺鏡擺角的步長。

3.如權(quán)利要求1所述的一種線陣擺掃式光學(xué)遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)方法，其特征在于：步驟3.1中首先將式(1)變形為：

式中，

其次，針對每一個(gè)地面控制點(diǎn)，根據(jù)式(2)、(3)和(4)建立誤差方程式：

V₁＝A₁X₁-L₁ (5)

式中，為控制點(diǎn)殘差矩陣；為未知數(shù)偏導(dǎo)數(shù)構(gòu)成的設(shè)計(jì)矩陣；為未知數(shù)改正數(shù)矩陣；為常數(shù)項(xiàng)矩陣；下標(biāo)i表示第i個(gè)地面控制點(diǎn)；

然后，根據(jù)最小二乘平差原理，求解未知數(shù)X₁：

由此得到衛(wèi)星相機(jī)在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的安裝角

4.如權(quán)利要求1所述的一種線陣擺掃式光學(xué)遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)方法，其特征在于：步驟3.2中首先將式(1)變形為：

式中，

其次，針對每一個(gè)地面控制點(diǎn)，根據(jù)式(2)、(3)和(7)建立誤差方程式：

V₂＝A₂X₂-L₂ (8)

式中，為控制點(diǎn)殘差矩陣；為未知數(shù)偏導(dǎo)數(shù)構(gòu)成的設(shè)計(jì)矩陣；為未知數(shù)改正數(shù)矩陣；為常數(shù)項(xiàng)矩陣；

然后，根據(jù)最小二乘平差原理，求解未知數(shù)X₂：

由此得到擺鏡起始擺角θ_C和步長θ₁。

5.如權(quán)利要求1所述的一種線陣擺掃式光學(xué)遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)方法，其特征在于：步驟3.3中首先將式(1)變形為：

式中，

其次，針對每一個(gè)地面控制點(diǎn)，根據(jù)式(3)和(10)建立誤差方程式：

V₃＝A₃X₃-L₃ (11)

式中，為控制點(diǎn)殘差矩陣；為未知數(shù)矩陣；

為未知數(shù)偏導(dǎo)數(shù)構(gòu)成的設(shè)計(jì)矩陣；

為常數(shù)項(xiàng)矩陣；

然后，根據(jù)最小二乘平差原理，求解未知數(shù)X₃：

由此得到線陣擺掃式光學(xué)遙感衛(wèi)星的成像幾何參數(shù)(α₀，α₁，α₂，α₃，β₀，β₁，β₂，β₃)，線陣擺掃式光學(xué)衛(wèi)星的在軌幾何定標(biāo)工作完成。