一种基于光束法平差的星载摄影测量系统一体化检校方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光束法平差的星载摄影测量系统一体化检校方法，该方法利用卫星摄影测量系统自身较稳定的内部结构几何关系，构建系统所包含的星载对地相机、卫星定位观测设备、卫星姿态观测设备之间的几何关联，得出卫星多种原始观测值的误差方程，从而建立卫星摄影测量系统一体化检校平差模型，实现系统结构几何参数的高精度估求，从而有效补偿系统参数误差在对地目标定位中的影响。

A photographic bundleadjustment star measurement system based on integrated calibration method

The invention discloses an integrated measurement system calibration method based on carrier photography bundleadjustment stars based on this method, the geometric relationship between their internal structure more stable satellite photogrammetry system, construct the system which contains the geometric relationship between spaceborne camera and satellite observation equipment, satellite attitude observation equipment, the the error equations of satellite observations of the original variety, so as to establish satellite photogrammetry system integration calibration adjustment model, high precision of geometric structure parameter estimation, thus affecting the effective compensation system parameter error in positioning the target on the ground.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光束法平差的星载摄影测量系统一体化检校方法
本专利技术涉及光学测绘卫星数据几何处理
，特别涉及一种基于光束法平差的星载摄影测量系统一体化检校方法，应用于卫星摄影测量系统的在轨几何检校及对地目标定位。
技术介绍
近年来，随着我国光学遥感卫星的快速发展，国产卫星影像数据量大幅增长，卫星影像几何处理成为卫星数据深度挖掘、提取空间地理信息的重要基础，而卫星摄影测量技术是卫星影像高精度几何处理的关键支撑技术。卫星摄影测量技术的基本任务之一，是通过星载摄影测量系统的精确几何检校，消除在轨系统误差影响，使卫星对地目标定位精度达到卫星系统的应用潜力。由于星载系统对定位精度影响最大的是角元素系统误差，目前常用的卫星摄影测量检校方法是在建立星载系统成像几何模型的基础上，利用适量控制点对角元素系统误差进行检校，如姿态角常差检校法、相机偏置角检校法、CCD侧视角检校法、探元指向角法等。尽管以上检校方法在实际应用中取得了较好的效果，但仍存在不足：(1)现有模型主要针对系统的角元素误差进行校正，往往忽略其他几何误差源，而这些误差源的影响在高精度应用中不可忽视；(2)现有模型依赖像点坐标观测值，检校本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光束法平差的星载摄影测量系统一体化检校方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，获取基于惯性系的以归一化四元数形式表示的卫星姿态数据；步骤2，将通过步骤1获得的所述卫星姿态数据的表达形式由归一化四元数的形式转换为欧拉角形式；步骤3，将通过步骤2获得的欧拉角形式的卫星姿态数据从惯性坐标系转换至地球固定直角坐标系；步骤4，获取基于地球固定直角坐标系的卫星定位观测值；步骤5，构建卫星摄影测量一体化检校平差模型；步骤6，基于步骤5建立的星载摄影测量系统一体化检校平差模型，优选的按最小二乘原理求待检校参数估计值。

【技术特征摘要】
1.一种基于光束法平差的星载摄影测量系统一体化检校方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，获取基于惯性系的以归一化四元数形式表示的卫星姿态数据；步骤2，将通过步骤1获得的所述卫星姿态数据的表达形式由归一化四元数的形式转换为欧拉角形式；步骤3，将通过步骤2获得的欧拉角形式的卫星姿态数据从惯性坐标系转换至地球固定直角坐标系；步骤4，获取基于地球固定直角坐标系的卫星定位观测值；步骤5，构建卫星摄影测量一体化检校平差模型；步骤6，基于步骤5建立的星载摄影测量系统一体化检校平差模型，优选的按最小二乘原理求待检校参数估计值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述卫星姿态数据优选的用归一化四元数表示为：其中，q为一个卫星姿态值，q1、q2和q3表示归一化四元数的虚部，q4表示归一化四元数的实部，其中，3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，根据下述转换公式(11)将卫星姿态数据的表达形式由归一化四元数的形式转换为欧拉角形式：其中，Roll、Pitch和Yaw分别为以欧拉角形式表示的横滚角、俯仰角和偏航角，Aeular表示转换后的三轴欧拉角矩阵。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，根据下述公式将卫星姿态数据从惯性坐标系转换至地球固定直角坐标系：RITRS＝H(t)·RGCRS其中，RITRS为卫星在地球固定直角坐标系下的旋转矩阵，RITRS中的元素是由基于地球固定直角坐标系的三个姿态角phi、omega、kappa计算的方向余弦；RGCRS为卫星在惯性坐标系下的旋转矩阵，RGCRS中的元素是由基于惯性坐标系的三个姿态角Roll、Pitch、Yaw计算的方向余弦；H(t)＝W(t)·R(t)·Q(t)，W(t)，R(t)和Q(t)分别对应极移、自转和岁差章动转换矩阵。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5具体包括以下子步骤：步骤5.1，建立像点观测方程，所述像点观测方程如下式(1)所示：其中，(x,y)为像点坐标；(x0,y0)为相机的像主点坐标；f为成像相机主距；(XS',YS',ZS')为成像相机外方位线元素；aj,bj,cj(j＝1,2,3)为成像相机外方位角元素构成的旋转矩阵方向余弦值；(XT,YT,ZT)为该像点对应的地面点在地固坐标系下的空间坐标；将式(1)进行线性化，得到像点坐标误差方程为：VX＝AX1t1+AX2t2+Ii+Jj+Bx+Cc-LX(2)其中，VX为像点坐标误差，t1为基准相机外方位线元素增量；t2为基准相机外方位角元素增量；x为地面点物方坐标增量；c为相机内方位元素参数增量；AX1表示像点坐标对基准相机外方位线元素的偏导系数矩阵；AX2表示像点坐标对基准相机外方位角元素的偏导系数矩阵；I表示像点坐标对相机间摄影中心空间偏移量的偏导系数矩阵；J表示像点坐标对相机间相对旋转角的偏导系数矩阵；B表示像点坐标对地面点物方坐标的偏导系数矩阵；B表示像点坐标对地面点物方坐标的偏导系数矩阵；C表示像点坐标对相机内方位元素的偏导系数矩阵；LX为像点坐标观测值的残差向量；对于前(后)视相机所成像点，i为前(后)视相机相对于正视相机的摄影中心空间偏移量增量；j为前(后)视相机本体相对于正视相机本体的相对旋转角增量；对于正视相机所成像点，有i,j＝0；步骤5.2，建立卫星定位观测方程，所述卫星定位观测方程如下式(16)所示：式中，[XgYgZg]T表示卫星定位观测值，[XSYSZS]T表示基准相机摄影中心坐标，[ugvgwg]...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐新明，李国元，余俊鹏，谢俊峰，祝小勇，杨利峰，高小明，余凡，陈继溢，田世强，
申请(专利权)人：国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心，
类型：发明
国别省市：北京,11