[发明专利]基于角位移传感器的星载推扫光学载荷高频误差补偿方法

权利要求书

1.基于角位移传感器的星载推扫光学载荷高频误差补偿方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1，通过线加速度计组合实现卫星三轴角加速度测量；

步骤2，通过傅里叶正反变换实现角加速度、角速度和角位移之间的转换，进而得到角位移；

步骤3，将角位移带入卫星姿态测量值中进行补偿，提高几何定位后图像的几何精度。

2.如权利要求1所述的基于角位移传感器的星载推扫光学载荷高频误差补偿方法，其特征在于：步骤1具体实现方法为，

将两个线加速度计A1和A2平行安装于平台或载荷上，两个线加速度计A1和A2之间的距离为L；对于垂直于载荷任意位置的旋转轴，通过线加速度计A1和线加速度计A2的差分公式(1)得到旋转轴处的角加速度为：

公式(1)中，a₁是线加速度计A1测量的线加速度，a₂是线加速度计A2测量的线加速度，L₁为线加速度计A1与旋转轴之间的距离，L₂为线加速度计A2与旋转轴的距离，即旋转轴的角加速度；

通过垂直于载荷X轴安装两个线加速度计，能够实现X轴的角加速度测量，因此，通过垂直于载荷Y轴或者Z轴安装线加速度计组合，能够测量出载荷的三轴抖动所引起的角加速度变化。

3.如权利要求2所述的基于角位移传感器的星载推扫光学载荷高频误差补偿方法，其特征在于：步骤2具体实现方法为，

角加速度、角速度和角位移能够通过积分或者微分计算来相互转换；通过傅里叶变换，时域的积分运算转换为频域的代数运算，如果那么然后通过一个反傅里叶变换，能够恢复时域下的角速度和角位移；

以角速度和角位移相位为0作为起始时刻，其离散形式下任意轴的角加速度a(n)、角速度v(n)和角位移d(n)表示为：

其中：

其中，A(k),V(k),D(k)是角加速度、角速度和角位移的傅里叶变换形式；j是虚部单元；Δf是频率分辨率；N是采样点个数，e是自然对数；H(k)是带通滤波的频谱特征，f_d和f_u分别为带通滤波的下限截止频率和上限截止频率；

通过以上傅里叶变换和滤波处理，最终得到时域下的角位移数据d(n)，它表示的是一个相对量，即平台或者载荷存在高频抖动时，角位移记录的是高频抖动时刻相对于平衡位置的微小角度偏移量。

4.如权利要求3所述的基于角位移传感器的星载推扫光学载荷高频误差补偿方法，其特征在于：推扫式光学载荷每次成像一行，拍摄频率极高，不存在高频抖动时，影像行与行之间关系不变，若存在高频抖动，将对多行组成的影像几何造成影响；通过补偿传统方式测量的姿态和真实姿态A_si之间存在以下关系：

其中，是正定矩阵，当角度为角秒级时，通过泰勒展开，通常逼近为：

其中，是公式(2)所得角位移d(n)，表示任意时刻卫星平台或者载荷的三轴角位移，I₃是单位矩阵，是的叉乘；由于近似为0，高次项可以忽略；传统卫星测量姿态可以通过下面小角度公式(7)修正：

即将角位移数据纳入传统的星敏和陀螺滤波姿态中，对姿态数据进行高频抖动修正，得到较高频率的卫星姿态；将该姿态带入卫星影像几何定位模型中，对每行影像的几何位置进行重新计算和定位，从而提高影像几何内精度。

5.如权利要求1、2、3或4所述的基于角位移传感器的星载推扫光学载荷高频误差补偿方法，其特征在于：还包括步骤4，使用两种评价方法对修正后的精度进行评估。