复杂观测模式下碳卫星定位系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种复杂观测模式下碳卫星定位系统，包括：信息获取单元，获取下传卫星位置及其姿态信息；信息容错处理单元，对位置及姿态信息进行容错处理，得到符合要求的信息；计算单元，根据像元分布规则、载荷成像模型，计算单个像元在仪器坐标系下的像元视向量；地心旋转坐标转换单元，其计算仪器坐标系至地心旋转坐标系的转换矩阵，并将像元视向量转换至地心旋转坐标系下；位置计算单元，计算地心旋转坐标系下像元视向量与WGS‑84参考地球椭球体表面交点在地心旋转坐标系中的位置矢量；大地测量坐标转换单元，将位置矢量转换至大地测量坐标系下，得到观测目标经纬度坐标；和地形校正单元，进行地形校正，得到观测模块经纬度及高程信息。

Carbon satellite positioning system under complex observation mode

The utility model provides a carbon satellite positioning system under a complex observation mode, which comprises an information acquisition unit to obtain the position and attitude information of a downlink satellite; an information fault-tolerant processing unit to process the position and attitude information to obtain the required information; a calculation unit to obtain the required information according to the pixel distribution rules and the load. The imaging model calculates the pixel apparent vector of a single pixel in the instrumental coordinate system; the geocentric rotation coordinate conversion unit calculates the conversion matrix from the instrumental coordinate system to the geocentric rotation coordinate system, and converts the pixel apparent vector to the geocentric rotation coordinate system; and the position calculation unit calculates the pixel apparent vector in the geocentric rotation coordinate system. With WGS_84, the position vector of the ellipsoid surface intersection point in the geocentric rotating coordinate system is referred; the geodetic coordinate transformation unit converts the position vector into the geodetic coordinate system, and obtains the longitude and latitude coordinates of the observation target; and the terrain correction unit, carries on the terrain correction, obtains the longitude and latitude and elevation information of the observation module.

【技术实现步骤摘要】
复杂观测模式下碳卫星定位系统
本技术涉及一种复杂观测模式下碳卫星定位系统，适用于碳卫星及类似卫星地理定位领域。
技术介绍
全球二氧化碳监测科学实验卫星(简称“碳卫星”)作为我国首颗二氧化碳监测卫星，搭载有高光谱二氧化碳探测仪、云和气溶胶探测仪两种载荷。载荷成像方式较为特殊，其成像光路可简化为地物辐射光—指向镜—望远镜—狭缝—焦平面，另一方面碳卫星观测模式复杂，对定位精度提出了较高要求。
技术实现思路
本技术提供一种复杂观测模式下碳卫星定位系统，其针对碳卫星观测模式复杂，观测模式转换频繁特点，提供了一种可靠性较高、定位精度较理想的像元定位系统，在传统地理定位系统基础上，增加了卫星位置及姿态信息容错处理机制，降低了不同观测模式对定位精度的影响。为实现上述目的，本技术包括如下技术方案。(1)一种复杂观测模式下碳卫星定位系统，包括：信息获取单元，获取下传卫星位置及其姿态信息；信息容错处理单元，对下传卫星位置及姿态信息进行容错处理，得到符合定位处理要求的位置及姿态信息；计算单元，根据像元分布规则、载荷成像模型，计算单个像元在仪器坐标系下的像元视向量；地心旋转坐标转换单元，其根据仪器安装矩阵参数、所述卫星位置、速度以及所述姿态信息，计算所述仪器坐标系至地心旋转坐标系的转换矩阵，并将所述像元视向量转换至所述地心旋转坐标系下；位置计算单元，计算所述地心旋转坐标系下所述像元视向量与WGS-84参考地球椭球体表面交点在所述地心旋转坐标系中的位置矢量；大地测量坐标转换单元，将所述位置矢量转换至大地测量坐标系下，得到观测目标经纬度坐标；和地形校正单元，进行地形校正，得到观测模块经纬度及高程信息。(2)在上述(1)所述的复杂观测模式下碳卫星定位系统中，所述计算单元根据焦平面上像元分布规律，计算像元在焦平面上的位置向量，并根据载荷成像模型获取望远镜等效焦距，计算像元在仪器坐标系下的视向量。(3)在上述(1)所述的复杂观测模式下碳卫星定位系统中，所述地心旋转坐标转换单元读取仪器安装矩阵、卫星姿态参数，计算星体坐标系到轨道坐标系转换矩阵，并读取卫星位置矢量，计算轨道坐标系到地心惯性坐标系转换矩阵，再根据极移矩阵、章动矩阵、岁差矩阵等，计算地心惯性坐标系到地心旋转坐标系转换矩阵，并基于上述各转换矩阵计算仪器坐标系至地心旋转坐标系的转换矩阵，根据该转换矩阵，将像元视向量转换至地心旋转坐标系下。附图说明图1是本技术的系统构成示意框图。图2是本技术的系统工作过程框图。具体实施方式下面，参照图1对本技术的构成进行详细说明。本技术的复杂观测模式下碳卫星定位系统，包括：信息获取单元，获取下传卫星位置及其姿态信息；信息容错处理单元，对下传卫星位置及姿态信息进行容错处理，得到符合定位处理要求的位置及姿态信息；计算单元，根据像元分布规则、载荷成像模型，计算单个像元在仪器坐标系下的像元视向量；地心旋转坐标转换单元，其根据仪器安装矩阵参数、所述卫星位置、速度以及所述姿态信息，计算所述仪器坐标系至地心旋转坐标系的转换矩阵，并将所述像元视向量转换至所述地心旋转坐标系下；位置计算单元，计算所述地心旋转坐标系下所述像元视向量与WGS-84参考地球椭球体表面交点在所述地心旋转坐标系中的位置矢量；大地测量坐标转换单元，将所述位置矢量转换至大地测量坐标系下，得到观测目标经纬度坐标；和地形校正单元，进行地形校正，得到观测模块经纬度及高程信息。上述本技术的复杂观测模式下碳卫星定位系统基于如下步骤进行工作。1)对下传卫星位置及姿态信息进行容错处理，得到符合定位处理要求的位置及姿态信息2)根据像元分布规则、载荷成像模型，计算单个像元在仪器坐标系下的视向量。3)根据仪器安装矩阵参数、卫星位置、速度以及姿态信息，计算仪器坐标系至地心旋转坐标系的转换矩阵，将像元视向量转换至地心旋转坐标系下。4)计算地心旋转坐标系下像元视向量与WGS-84参考地球椭球体表面交点(即观测目标)在地心旋转坐标系中的位置矢量。5)将此位置矢量转换至大地测量坐标系下，得到观测目标经纬度坐标。6)进行地形校正，得到观测模块经纬度及高程信息其中步骤2)包括21)根据焦平面上像元分布规律，计算像元在焦平面上的位置向量；22)根据载荷成像模型，获取望远镜等效焦距，计算像元在仪器坐标系下的视向量；步骤3)包括31)读取仪器安装矩阵；32)读取卫星姿态参数，计算星体坐标系到轨道坐标系转换矩阵；33)读取卫星位置矢量，计算轨道坐标系到地心惯性坐标系转换矩阵；34)根据极移矩阵、章动矩阵、岁差矩阵等，计算地心惯性坐标系到地心旋转坐标系转换矩阵；35)综上计算仪器坐标系至地心旋转坐标系的转换矩阵；36)根据转换矩阵，将像元视向量转换至地心旋转坐标系下。以上实施例是为了说明本技术而举出的具体例子，本技术的保护范围以权利要求书记载为准。本领域技术人员知晓，在不超出本技术主旨的范围内，能够实施各种替换、变更。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂观测模式下碳卫星定位系统，包括：信息获取单元，获取下传卫星位置及其姿态信息；信息容错处理单元，对下传卫星位置及姿态信息进行容错处理，得到符合定位处理要求的位置及姿态信息；计算单元，根据像元分布规则、载荷成像模型，计算单个像元在仪器坐标系下的像元视向量；地心旋转坐标转换单元，其根据仪器安装矩阵参数、所述卫星位置、速度以及所述姿态信息，计算所述仪器坐标系至地心旋转坐标系的转换矩阵，并将所述像元视向量转换至所述地心旋转坐标系下；位置计算单元，计算所述地心旋转坐标系下所述像元视向量与WGS‑84参考地球椭球体表面交点在所述地心旋转坐标系中的位置矢量；大地测量坐标转换单元，将所述位置矢量转换至大地测量坐标系下，得到观测目标经纬度坐标；和地形校正单元，进行地形校正，得到观测模块经纬度及高程信息。

【技术特征摘要】
1.一种复杂观测模式下碳卫星定位系统，包括：信息获取单元，获取下传卫星位置及其姿态信息；信息容错处理单元，对下传卫星位置及姿态信息进行容错处理，得到符合定位处理要求的位置及姿态信息；计算单元，根据像元分布规则、载荷成像模型，计算单个像元在仪器坐标系下的像元视向量；地心旋转坐标转换单元，其根据仪器安装矩阵参数、所述卫星位置、速度以及所述姿态信息，计算所述仪器坐标系至地心旋转坐标系的转换矩阵，并将所述像元视向量转换至所述地心旋转坐标系下；位置计算单元，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，刘成保，杨磊，董学志，邹同元，王铭实，席家驹，肖倩，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11