[发明专利]一种基于图像控制点的遥感卫星星敏感器安装标定方法

说明书

本发明涉及一种基于图像控制点的遥感卫星星敏感器安装标定方法，属于航空航天技术领域，解决了目前星敏感器在轨安装标定存在的精度水平低的问题，该星敏感器安装标定方法通过识别提取原始图像中一些控制点的地理位置，结合卫星成像期间的时间、导航和星敏感器输出值，以最小二乘法得到星敏感器安装矩阵的最优估计，进一步提高了星敏感器在轨安装标定的精度。本发明所提出的基于图像控制点的遥感卫星星敏感器安装标定方法，能够实现卫星定姿系统在轨标定，并持续监控其安装情况在轨变化，有效提高定姿系统精度与可靠性，且该方法原理简单，易于实现，适于工程实际应用。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，特别是涉及一种基于图像控制点的遥感卫星星敏感器安装标定方法。

背景技术

对于光学遥感卫星而言，姿态确定精度和控制精度对其任务成败和数据质量至关重要，而其中星敏感器作为目前使用最广、精度最高的姿态确定传感器，在卫星姿控系统中的地位无可替代，可以说星敏感器的输出精度很大程度上决定了卫星的姿态控制与测量精度，进一步影响成像质量。然而在实际工程中，星敏感器的实际输出误差主项往往并非其自身测量噪声，而是因基座加工公差、结构变形、震动冲击等因素导致的安装误差。这些误差中有常值项如基座加工公差，也有时变项如结构热变形，因此即便是星敏感器已进行地面安装标定，仍旧有必要在轨持续标定，以维持其精度水平。而对于研发生产周期短、结构过于紧凑而无法在地面充分标定的小微卫星，星敏感器安装矩阵的在轨标定更为必要。

目前国内外对于星敏感器安装标定的方案多为地面标定，在轨标定方式由于缺少更为精确的绝对姿态输入，安装标定结果往往很难达到星敏本身输出精度水平，最终实际定姿精度远低于星敏的真实潜力。

发明内容

为解决目前星敏感器在轨安装标定存在的精度水平低的问题，本发明提供一种基于图像控制点的遥感卫星星敏感器安装标定方法，该方法属于一种适用于面/线阵推扫遥感卫星的基于光学载荷成像的定姿传感器安装矩阵在轨标定方法，通过识别提取原始图像中一些控制点的地理位置，结合卫星成像期间的时间、导航和星敏感器输出值，以最小二乘法得到星敏感器安装矩阵的最优估计，进一步提高了星敏感器在轨安装标定的精度。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种基于图像控制点的遥感卫星星敏感器安装标定方法，包括以下步骤：

步骤一：在遥感卫星原始图像中选取存在精度较高图像控制点的行，提取各个图像控制点对应的像素点的位置、行号，并根据各个图像控制点识别获得对应地面位置纬经高[Lat_i Lon_i H_i]，，其中i＝[1,2,…,N]且N≥2；

步骤二：将各个所述像素点的对应地面位置纬经高[Lat_i Lon_i H_i]，转为WGS84系下坐标R_{tar84_i}，并将坐标R_{tar84_i}与遥感卫星当时位置坐标R_{sat_84}相减，得到WGS84系下目标矢量：

R_{sat2tar84_i}＝R_{tar84_i}-R_{sat_84} (1)

步骤三：结合所述行号对应的时刻将目标矢量R_{sat2tar84_i}转到J2000系，得到J2000系下目标矢量R_{sat2tar2000_i},，此时星敏输出用方向余弦阵表示为DCM_sen，则在星敏测量系下目标矢量为：

R_{sat2tar_sen_i}＝DCM_sen*R_{sat2tar2000_i,} (2)

步骤四：由相机内外方位元素计算所述像素点在相机本体坐标系下目标矢量R_{sat2tar_body_i},，计算公式如下：