[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

说明书

本发明公开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，属于航空航天领域。本发明采用多个线加速度计组合的方式，实现卫星三轴角加速度测量；通过傅里叶正反变换在角加速度、角速度和角位移之间转换，并结合带通滤波滤除测量精度较差的部分，得到角位移数据，实现卫星平台高频抖动量的测量；将角位移以小角度公式带入星敏和陀螺滤波的姿态中进行补偿，实现高频误差的补偿；采取道路直线度评价垂轨向高频误差补偿效果，采用相对配准误差评价沿轨向高频误差补偿。本发明要解决的技术问题是：在线阵推扫光学成像卫星成像时，基于角位移传感器实现星载推扫光学载荷高频误差补偿，提高图像的几何质量。

技术领域

本发明涉及一种相机的高频误差补偿方法，特别涉及一种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，属于航空航天领域。

背景技术

随着在轨光学卫星数量的增多，我国具备了快速获取全球区域高分辨率光学影像的能力。但与强大的数据获取能力相矛盾的是，多数国产卫星影像数据没有得到充分的利用，造成大量的卫星数据浪费。究其原因，国产光学卫星，特别是线阵推扫光学成像卫星在成像过程中受到系统误差和高频随机误差的影响，这两个误差是导致影像出现几何质量问题的重要因素。我国在未来几年内将发射高机动性能的敏捷成像卫星及分辨率高达0.3米的甚高分辨率卫星。在更为复杂的工作模式及更高分辨率的卫星载荷面前，星上高频误差对几何质量的影响将更加凸显，因此对高频误差的补偿具有非常重要的作用。

发明内容

为了解决现有线阵推扫光学成像卫星成像时，高频误差影响图像的几何质量的问题，本发明公开的一种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的目的是：在线阵推扫光学成像卫星成像时，基于角位移传感器实现星载推扫光学载荷高频误差补偿，提高图像的几何质量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案。

本发明公开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，采用多个线加速度计组合的方式，实现卫星三轴角加速度测量。通过傅里叶正反变换在角加速度、角速度和角位移之间转换，并结合带通滤波滤除测量精度较差的部分，得到角位移数据，实现卫星平台高频抖动量的测量。将角位移以小角度公式带入星敏和陀螺滤波的姿态中进行补偿，实现高频误差的补偿。采取道路直线度评价垂轨向高频误差补偿效果，采用相对配准误差评价沿轨向高频误差补偿。

本发明公开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，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。

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，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；

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，就能够测量出载荷的三轴抖动所引起的角加速度变化。