[发明专利]提高卫星图像定位精度的等效失配模型多级标校方法

说明书

本发明公开了一种提高卫星图像定位精度的等效失配模型多级标校方法，首先构建星载摆扫相机含等效失配角成像定位模型；在轨后通过控制相机间隔观恒星或地标；解算一轨不同采样时刻星上热变形引起的星载相机相对于星敏感器姿态基准间的等效失配角参数集；对星载相机全视场按照二维摆扫转角进行网格划分；在一轨周期内进行图像定位模型参数重构和高精度指向误差多级拟合标校，获得用于下一轨高精度图像定位所需的稳定热变形变化规律参数集，避免了相机在轨因观恒星或地标控制点稀疏、集中带来等效失配角解算奇异的图像定位问题。本发明解决了三轴稳定摆扫光学遥感卫星在控制点稀少时也能实现高精度定位的技术难题。

技术领域

本发明涉及一种卫星图像定位方法，更具体的说，涉及一种三轴稳定星载摆扫式光学遥感卫星图像中可用的控制点稀少，根据在轨相机成像的几何特点，实现稀少控制点条件下的全天时全天候大覆盖面积的图像定位需求。

背景技术

随着星载相机图像空间分辨率和探测需求的不断提高，图像定位的指标要求也越来越高，其性能将直接反映一个国家定量化遥感业务应用的能力水平，这关系到比如气象卫星的天气诊断、云图分析等，以及目标识别和轨迹跟踪等。

卫星在轨运行时不可避免地受到外热流变化产生热变形，从而对图像定位精度造成不良影响。传统方式是基于图像上足够数量且分布均匀控制点进行图像修正，但对地遥感卫星不同探测谱段在全天时全天候工作时，均会受到白天夜晚阳光条件、气候条件等影响，一般很难获得足够数量且分布均匀的控制点进行全视场标定；且对于摆扫式星载相机在轨热变形对定向指向影响存在复杂的非线性关系，对载荷视场内指向影响的各向异性可超0.01°，需要开展控制点稀疏下热变形在轨标校技术。

经文献检索，中国发明专利号201410138676.7，专利名称为“一种光学遥感卫星图像定位精度确定方法”，仅是理论上给出图像定位精度指标分解和定位精度预估方法，并不能解决卫星在轨高精度图像定位的实际应用。美国专利号US6023291,专利名称“Satellitecamera attitude determination and image navigation by means of earth edge andlandmark measurement”,采用点阵二维摆扫成像方式，建立了等效失配角定位模型，提出通过相机在轨观测地标解算等效失配角并进行一天的拟合，但当控制点数量少、分布集中时，多源异尺度热变形成像模型辨识存在病态解，不能有效地实现高精度图像定位任务实际需求。

发明内容：

针对现有技术中的缺陷，本发明在充分吸收国内外光学遥感卫星图像定位的基础上，提出了一种提高星载相机图像定位精度的等效失配模型多级标校方法，解决三轴稳定摆扫光学遥感卫星在控制点稀少时也能实现高精度定位的技术难题。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种提高卫星图像定位精度的等效失配模型多级标校方法，包括如下步骤：

步骤1：建立在轨星载摆扫相机视线相对高精度星敏感器姿态基准的整星级成像模型(含等效失配角参数)，将成像点对应的空间指向用矢量St表示。工程上通过数学合并减少模型中待标定的等效失配角参数，降低卫星在轨热变形参数辨识时对稀疏控制点(可观恒星或地标)的数量需求。

St＝R(α_n,β_n,Δζ₁,Δζ₂,Δζ₃,Δζ₄,Δζ₅,Δζ₆)·r_n(i_n,j_n)

其中：i_n、j_n：像点在相机探测器的像元行列数；

r_n(i_n,j_n)：相机后光路成像模型；