[发明专利]一种采用星上推扫遥感图像信息的单星自主测定轨方法

说明书

本发明公开了一种采用星上推扫遥感图像信息的单星自主测定轨方法，包含以下步骤：S1、预处理推扫遥感图像信息，获得推扫遥感图像中用于自主测定轨的若干个标志点；S2、根据推扫遥感图像中用于自主测定轨的若干个标志点，建立基于遥感图像多标志点的测定轨系统模型；S3、采用预设求解算法对测定轨系统模型进行轨道信息解算，得到卫星在轨道上多个位置信息后，采用多点轨道位置信息拟合出卫星轨道参数，以完成单星自主测定轨。本发明能够采用地面高精度的标志点信息反演出卫星轨道信息，显著提高遥感卫星测定轨的自主性和可靠性。

技术领域

本发明属于卫星定轨研究领域，具体涉及遥感卫星自主测定轨技术，尤其涉及一种采用星上推扫遥感图像信息的单星自主测定轨方法。

背景技术

卫星精确测定轨是卫星执行既定任务的基础。随着航天技术的发展，测定轨的手段不断进步，一般可分为：地基测定轨、天基测定轨、天文测定轨。不难看出，测定轨技术正在从非自主向自主测定轨发展。

全球多数遥感卫星处于400Km～800Km的低地球轨道，在现有方法中，通常采用地面测控站完成卫星过顶时的测角、测距、测速后，计算求得卫星的轨道信息，即完全非自主的地基测定轨技术。国际上多个地基测定轨系统精度可达厘米级，但是，不难理解，基于地面测控站的测定轨技术必然受到测控站布局限制。受地球陆地分布特点影响，地面测控站观测区域受限，难以实现卫星全弧段覆盖。为解决全弧段覆盖，国际上出现了采用中继卫星或导航卫星等在轨航天器作为天基测轨站，使遥感卫星摆脱对地面测控站的依赖，实现半自主测定轨。但是，容易发现，天基测定轨系统本身仍然依赖地面测控站为自身定轨，其自身定轨误差不可避免地会被引入遥感卫星测定轨，且随着反卫星技术的发展，天基测定轨系统随时存在被破坏和干扰的风险。为避免干扰并保证全弧段覆盖，必须发展卫星全自主测定轨技术，目前已有的两种方法分别是：利用星敏感器和地平仪测量星光仰角，仅限用于近地轨道，且定轨精度较低；或是利用星光折射方法间接敏感地平后测定轨，该方法处于理论阶段，距离实际应用尚有距离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用星上推扫遥感图像信息的单星自主测定轨方法，能够采用地面高精度的标志点信息反演出卫星轨道信息，显著提高遥感卫星测定轨的自主性和可靠性。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种采用星上推扫遥感图像信息的单星自主测定轨方法，其特点是，包含以下步骤：

S1、预处理推扫遥感图像信息，获得推扫遥感图像中用于自主测定轨的若干个标志点；

S2、根据推扫遥感图像中用于自主测定轨的若干个标志点，建立基于遥感图像多标志点的测定轨系统模型；

S3、采用预设求解算法对测定轨系统模型进行轨道信息解算，得到卫星在轨道上多个位置信息后，采用多点轨道位置信息拟合出卫星轨道参数，以完成单星自主测定轨。

所述的步骤S1中包含：

通过对原始遥感图像数据进行大气校正、图像去噪、图像地形起伏影响去除、图像地球曲率影响去除、推扫图像在轨拼接及图像高精度标志点特征鲁棒建模，形成能提供预设精度和质量的图像信息，并依据标志点选择判据得到此时在遥感图像中能够用于自主测定轨的若干个标志点，完成推扫遥感图像的预处理。

所述的步骤S2中包含：

分别建立标志点坐标系、相机坐标系、地球固联坐标系及地心惯性坐标系；

选取地心惯性坐标系下卫星位置信息，利用标志点坐标系、相机坐标系、地球固联坐标系、地心惯性坐标系下标志点坐标之间的几何换算关系，结合光线追迹原理，依据TDI影像纠正技术，获得相机坐标系与标志点坐标系间的测定轨系统模型的量测方程；