[发明专利]视频卫星的点状运动目标状态估计方法及系统

权利要求书

1.视频卫星的点状运动目标状态估计方法，其特征是，包括步骤：

S1 从视频卫星影像产品读取帧序列点文件，获得点状运动目标的坐标信息、每帧影像获取时间和每帧影像对应的RPC模型参数，并统计点状运动目标数；

S2 利用每帧影像对应的RPC模型参数，构建每帧影像的RPC模型(X,Y,H)表示影像像素(s,l)的正则化地面点坐标，即影像像素(s,l)的物方坐标；(x,y)表示影像像素(s,l)的正则化像点坐标；

Num_l(X,Y,H)、Den_l(X,Y,H)、Num_s(X,Y,H)、Den_s(X,Y,H)为RPC模型的三次多项式；

S3对每帧影像上每一个点状运动目标，结合DEM数据和每帧影像的RPC模型，分别计算各点状运动目标的物方坐标(X,Y,H)；

S3 进一步包括：

3.1 将RPC模型改为从像方到物方的正算形式模型

3.2 迭代计算各点状运动目标对应的地面点的三维空间坐标，即点状运动目标的物方坐标；

本子步骤具体包括：

①给高程初始值h0；

②利用正算形式模型计算成像光线与当前高程面的交点P_j的平面坐标，当前高程面的初始值为h0，j的初始值为1；

③利用P_j的平面坐标在DEM数据中内插出P_j'点的高程，以该高程作为当前高程面的高程值，令j＝j+1，重复执行子步骤②；

④重复子步骤②～③，直至收敛，当前的P_j'点即地面点，输出其三维空间坐标；

S4 根据点状运动目标的物方坐标(X,Y,H)，采用切比雪夫多项式模型进行运动轨迹拟合；

本步骤进一步包括：

4.1 基于切比雪夫多项式构建点状运动目标的轨迹模型：

式(1)中，X(t)、Y(t)、H(t)表示时刻t的物方坐标，t∈[t₀,t₀+Δt]，t₀表示起始历元时刻，Δt表示拟合时间长度；n表示切比雪夫多项式的阶数，i表示每项切比雪夫多项式的阶数；分别表示卫星位置的X坐标分量、Y坐标分量、H坐标分量的i阶切比雪夫多项式系数；T_i(τ)表示i阶切比雪夫多项式，T_i+1(τ)＝2τT_i(τ)-T_i-1(τ)，T₀(τ)＝1，T₁(τ)＝τ，

4.2 基于切比雪夫多项式构建误差方程：

式(2)中：X_k、Y_k、H_k表示视频卫星的第k个观测值；为观测值X_k、Y_k、H_k的改正值，τ_k为观测值X_k所对应的τ值；

4.3 利用最小二乘法求解误差方程，获得切比雪夫多项式系数带入式(1)，即可获得点状运动目标的运动轨迹模型；

S5 利用点状运动目标的轨迹模型估计点状运动目标任意时刻的运动状态。

2.如权利要求1所述的视频卫星的点状运动目标状态估计方法，其特征是：

S5包括：

基于点状运动目标的轨迹模型，对时刻t求一阶偏导，即获得点状运动目标的速度模型，采用速度模型估计点状运动目标任意时刻的速度。

3.如权利要求1所述的视频卫星的点状运动目标状态估计方法，其特征是：

S5包括：

基于点状运动目标的轨迹模型，获取时刻t₀的点状运动目标的平面坐标，记为(X₀,Y₀)；增加极小值δ_t，获取点状运动目标时刻(t₀+δ_t)的平面坐标，记为(X₁,Y₁)，则点状运动目标时刻t₀的瞬时切线方向角为