[发明专利]一种基于姿态辅助信息的高轨卫星影像定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于姿态辅助信息的高轨卫星影像定位方法，其特征在于步骤如下：

(1)、获取卫星影像对应的成像曝光时刻前后预设的一段时间内的卫星轨道、姿态辅助数据及其对应的时间信息，所述时间信息与卫星时间同步；

(2)、获取卫星影像对应的成像曝光时间段的中间时刻；

(3)、对轨道、姿态辅助数据进行插值运算，得到步骤(2)所述成像曝光时间段的中间时刻所对应的轨道、姿态信息；

(4)、利用成像曝光时间段的中间时刻所对应的轨道、姿态信息对高分四号卫星影像进行定位，得到高分四号卫星影像对应的位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于高频次姿态辅助信息的高分四号卫星影像目标定位方法，其特征在于所述轨道、姿态辅助数据的数据更新周期小于等于100ms。

3.根据权利要求1所述的一种基于高频次姿态辅助信息的高分四号卫星影像目标定位方法，其特征在于所述的“成像曝光时刻前后一段时间”大于等于30s。

4.根据权利要求1所述的一种基于高频次姿态辅助信息的高分四号卫星影像目标定位方法，其特征在于步骤(2)中卫星影像对应的成像曝光时间段的中间时刻通过下列方法获取：

(2.1)、相机开机之后，利用本地时钟进行计数，接收外部输入的秒脉冲信号及其对应的卫星同步时间，所述秒脉冲有效时刻对应卫星同步时间的整秒时刻；

(2.2)、记录卫星影像对应的成像曝光起始时刻之前最近的秒脉冲对应的本地时钟计数值M，成像曝光起始时刻之后最近的秒脉冲对应的本地时钟计数值N，卫星影像成像曝光起始时刻对应的本地时钟计数值P，计算该卫星影像幅的成像曝光起始时刻的亚秒t：

(2.3)、将成像曝光起始时刻亚秒t，加上成像曝光起始时刻之前最近的秒脉冲对应的卫星整秒时刻T，即可获得卫星影像对应的成像曝光起始时刻对应的卫星时刻T_N：

T_N＝t+T；

(2.4)、将卫星影像对应的成像曝光起始时刻对应的卫星时刻T_N，加上相机曝光时间S的一半，即可获得高精度成像曝光中间时刻对应的卫星时刻T_M：

T_M＝T_N+S/2。

5.根据权利要求1所述的一种基于高频次姿态辅助信息的高分四号卫星影像目标定位方法，其特征在于：所述卫星轨道信息包括轨道六根数：半长轴l、升交点赤径Ω、偏心率e、倾角i、真近点角f、近地点幅角ω，所述卫星姿态信息包括卫星姿态四元数：卫星姿态四元数Q₀、卫星姿态四元数Q₁、卫星姿态四元数Q₂、卫星姿态四元数Q₃。

6.一种基于姿态辅助信息的高轨卫星影像定位系统，其特征在于包括数管分系统、控制分系统、相机分系统、数传分系统、定位处理系统，其中：

控制分系统，将轨道、姿态辅助数据及对应的时间信息按照预设的周期通过数传分系统发送至定位处理系统，所述时间信息与卫星时间同步；

数管分系统，向相机分系统发送秒冲信号及其对应的卫星同步时刻，所述秒脉冲有效时刻对应卫星同步时间的整秒时刻；

相机分系统，开机之后，利用本地时钟进行计数，接收数管分系统发送的秒脉冲信号及其对应的卫星同步时刻，将卫星影像对应的成像曝光起始时刻之前最近的秒脉冲对应的本地时钟计数值M和卫星整秒时刻T、成像曝光起始时刻之后最近的秒脉冲对应的本地时钟计数值N、卫星影像成像曝光起始时刻对应的本地时钟计数值P与对应的卫星影像按照预设的编码格式编帧通过数传分系统发送至定位处理系统；

定位处理系统，解算卫星图影像对应的成像曝光中间时刻对应的卫星时刻T_M，再通过拉格朗日插值方法计算出所述成像曝光时间段的中间时刻所对应的轨道、姿态信息对高分四号卫星影像进行定位，得到高分四号卫星影像对应的位置信息。

7.根据权利要求6所述的一种基于姿态辅助信息的高轨卫星影像定位系统，其特征在于所述预设的周期小于等于100ms。

8.根据权利要求6所述的一种基于姿态辅助信息的高轨卫星影像定位系统，其特征在于解算卫星图影像对应的成像曝光中间时刻对应的卫星时刻T_M的具体方法为：

(a)、根据卫星影像对应的成像曝光起始时刻之前最近的秒脉冲对应的本地时钟计数值M，成像曝光起始时刻之后最近的秒脉冲对应的本地时钟计数值N，卫星影像成像曝光起始时刻对应的本地时钟计数值P，计算该卫星影像幅的成像曝光起始时刻的亚秒t：

(b)、将成像曝光起始时刻亚秒t，加上成像曝光起始时刻之前最近的秒脉冲对应的卫星整秒时刻T，即可获得卫星影像对应的成像曝光起始时刻对应的卫星时刻T_N：

T_N＝t+T；

(c)、将卫星影像对应的成像曝光起始时刻对应的卫星时刻T_N，加上相机曝光时间S的一半，即可获得高精度成像曝光中间时刻对应的卫星时刻T_M：

T_M＝T_N+S/2。