[发明专利]一种基于光学影像的在轨高精度实时定位方法

说明书

一种基于光学影像的在轨高精度实时定位方法，包括步骤：将严格几何成像模型中的相关参数进行归类和等效，并将严格几何成像模型等效为星上几何定位模型；利用地面定标场的控制点对星上几何定位模型的参数进行修正；将修正后的参数上注到星上。由于对传统的严格几何成像模型进行分板和优化，将其等效为星上几何定位模型，该星上几何定位模型能够适应星上资源有限的情况，然后，通过星上几何定位模型实时定位处理来减小定位的时间迟滞性，同时，减小海量数据下传对数传系统带来的压力，最后通过基于星地协同的参数修正方法来减小系统的误差，提高定位精度。

技术领域

本发明涉及光学卫星遥感影像技术领域，具体涉及一种基于光学影像的在轨高精度实时定位方法。

背景技术

在轨高精度实时定位技术的研究国内虽然还处于起步阶段，但随着光学卫星遥感数据率呈现海量增长，给数据传输系统带来了巨大的压力，传统基于地面处理的定位技术已经很难满足应用需求，因此在轨目标识别及高精度定位的应用需求变得日益迫切。在轨高精度定位解算技术可实时提供探测目标的物方位置信息，实现对动、静目标的定位以及运动目标的运动轨迹及行为意图的分析。

在利用光学卫星影像进行跟踪定位时，由于系统存在各种误差导致定位精度降低，传统的定位技术是将影像数据下传到地面，通过地面服务器的数据处理来减小系统的误差，从而提高定位精度；但数据下传处理会导致定位存在时间迟滞性，无法满足实时性要求高的应用需求。

发明内容

针对如何克服传统基于地面处理的定位技术对卫星数传系统带来的严峻挑战及减小定位的时间迟滞性，本申请提供一种基于光学影像的在轨高精度实时定位方法，包括步骤：

将严格几何成像模型中的相关参数进行归类和等效，并将严格几何成像模型等效为星上几何定位模型；

利用地面定标场的控制点对星上几何定位模型的参数进行修正；

将修正后的参数上注到星上。

一种实施例中，将严格几何成像模型中的相关参数进行归类和等效，并将所述严格几何成像模型等效为星上几何定位模型；具体包括：

严格几何成像模型为：其中，为影像对应的地面目标点在WGS84坐标系中的坐标，为卫星在WGS84坐标系中的位置，为J2000坐标系到WGS84坐标系的旋转矩阵，为本体坐标系到J2000坐标系的旋转矩阵，为GPS天线相位中心在本体坐标系下的三个偏移量，为相机坐标系原点相对于本体坐标系原点的偏移量，m为坐标旋转过程中产生的缩放因子，为相机坐标系到本体坐标系的旋转矩阵，为地面点在相机坐标系下的投影坐标；

根据是否与载荷本身有关将严格几何成像模型的相关参数归类为内方位元素和外方位元素；

将内方位元素等效为指向角的指向向量，及，将外方位元素等效为一个偏移矩阵，严格几何成像模型等效的星上几何定位模型为：

其中，R_bais为偏移矩阵，

为影像坐标在相机坐标系下的指向向量。

一种实施例中，利用地面定标场的控制点对星上几何定位模型的参数进行修正，具体包括：

以实验室定标结构为初始值，采用罗德里格矩阵对外方位元素进行修正；

以标定后的外方位参数为初始值，采用反变换设定阈值迭代的方法对内方位元素进行修正。

一种实施例中，采用罗德里格矩阵对所述外方位元素进行修正，具体包括：

偏移矩阵R_bais的表达式为：R_bais＝(I-S)^-1(I+S)，其中，

构建误差方程：V＝AX-L，其中，其中，