一种基于光学影像的在轨自修正的定位方法技术

一种基于光学影像的在轨自修正的定位方法，包括步骤：利用地面控制点信息对星上几何定位模型的相关参数进行标定，将标定后的相关参数上注到星上；结合标定后的相关参数利用星上几何定位模型进行直接定位，将定位得到的结果作为下一帧数据的相对控制点；利用相对控制点对相关参数进行自修正；判断自修正结果是否合理，若合理，利用自修正结果对相关参数进行更新。无需地面控制点，也能减小系统时变误差源，提高定位精度。通过循环迭代，可消除高程变化对定位精度的影响，因此在轨处理时无需存储高程库信息。采用双DSP并行处理，可极大地提高定位的时效性。

An on-orbit self-correcting positioning method based on optical image

An on-orbit self-correcting positioning method based on optical image includes the following steps: calibrating the parameters of on-board geometric positioning model using ground control point information, annotating the calibrated parameters onto the satellite; directly positioning using on-board geometric positioning model combined with the calibrated parameters, and taking the positioning results as the relative control points of the next frame data. Relative control points are used to self-modify the relevant parameters; judging whether the self-modifying results are reasonable, if reasonable, the self-modifying results are used to update the relevant parameters. Without ground control points, the time-varying error sources of the system can be reduced and the positioning accuracy can be improved. The influence of elevation change on positioning accuracy can be eliminated by cyclic iteration, so the elevation database information need not be stored in orbit processing. Dual DSP parallel processing can greatly improve the timeliness of positioning.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学影像的在轨自修正的定位方法
本专利技术涉及光学卫星遥感影像领域的目标定位检测技术，具体涉及一种基于光学影像的在轨自修正的定位方法。
技术介绍
在地面控制点信息的配合下，目前基于光学影像的在轨定位已经能够获得较高的定位精度，但在某些场合下(海面上)获取地面控制点信息并不容易，同时星上处理目前也无法做到地面控制点实时修正上注，因此如何在没有控制点(或在少量控制点定标)的情况下实现高精度在轨定位是目前急需解决的技术问题。基于光学卫星影像进行在轨定位时，由于系统存在各种时变误差(温度导致的形变、轨道漂移、高程变化等)，使得系统在工作一定时间后，定位参数偏移标定值，从而引起定位精度下降。在此情况下，如果没有地面控制点(如大海上无法找到有效地面控制点)重新标定，则将导致定位失效。
技术实现思路
如何克服时变误差对定位精度的影响(即在没有地面控制点的情况下保证定位的精度)是本专利技术所要解决的技术问题，本申请提供一种基于光学影像的在轨自修正的定位方法，包括步骤：利用地面控制点信息对星上几何定位模型的相关参数进行标定，将标定后的相关参数上注到星上；结合标定后的相关参数利用星上几何定位模型进行直接定位，将定位得到的结果作为下一帧数据的相对控制点；利用相对控制点对相关参数进行自修正；判断自修正结果是否合理，若合理，利用自修正结果对相关参数进行更新。一种实施例中，所述判断自修正结果是否合理的具体步骤为：将当前相对控制点带入星上几何定位模型进行定位计算，得到定位结果；计算定位结果与相关参数更新前的定位结果的误差值；判断误差值是否收敛，若收敛，则判断自修正结果合理，否则不合理。一种实施例中，若自修正结果不合理，将误差值取反后叠加在相对控制点上后，重新对相关参数进行自修正。一种实施例中，所述星上几何定位模型的公式为：其中，m是比例系数，Rbais是偏置矩阵，是J2000坐标系到wgs84坐标系的变换矩阵，是本体坐标系到j2000坐标系的变换矩阵，是相机坐标系到本体坐标系的变换矩阵，和为指向角；星上几何定位模型的相关参数为Rbais，和为指向角。一种实施例中，采用双DSP分别执行直接定位操作和相关参数自修正操作。一种实施例中，所述双DSP包括第一DSP和第二DSP，其中，第一DSP直接进行定位操作，将计算到的定位结果作为相对控制点传送至第二DSP，第二DSP根据相对控制点进行相关参数自修正，及判断自修正结构是否合理，若合理，将自修正结果发送至第一DSP，第一DSP根据自修正结果对相关参数进行更新。一种实施例中，所述第一DSP和第二DSP并行处理，并采用断点插入的方式进行相关参数更新。一种实施例中，所述第一DSP和第二DSP均设有定时中断，所述第一DSP和第二DSP于中断处进行数据交换。依据上述实施例的定位方法，具以下优点：1)无需地面控制点，也能减小系统时变误差源，提高定位精度。2)通过循环迭代，可消除高程变化对定位精度的影响，因此在轨处理时无需存储高程库信息。3)采用双DSP并行处理，可极大地提高定位的时效性。附图说明图1为定位方法流程图；图2为自修正原理示意图；图3为相对控制点选取原则示意图；图4为双DSP工作示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的基本思路是：首先采用双DSP(第一DSP和第二DSP)并行处理，第一DSP单独处理直接定位，将定位结果传送到第二DSP中作为相对“控制点”，第二DSP利用相对“控制点”信息对当前星上几何定位模型参数进行修正，修正后利用同名点对修正结果进行合理性判别，一旦修正结果被判定为合理，则将修正结果传送到第一DSP中，更新定位参数，依次循环迭代，消除系统时变误差；同时利用相对参考点，可对高程变化引起的误差起到很好的补偿。具体的，本例提供的基于光学影像的在轨自修正的定位方法包括以下步骤，其流程图如图1所示。S1：利用地面控制点信息对星上几何定位模型的相关参数进行标定，将标定后的相关参数上注到星上。星上几何定位模型的公式如下：其中，m是比例系数，Rbais是偏置矩阵，是J2000坐标系到wgs84坐标系的变换矩阵，是本体坐标系到j2000坐标系的变换矩阵，是相机坐标系到本体坐标系的变换矩阵，和为指向角；星上几何定位模型的相关参数为Rbais，和为指向角。S2：结合标定后的相关参数利用星上几何定位模型进行直接定位，将定位得到的结果作为下一帧数据的相对控制点。在步骤S1最初定位时，先利用地面控制点对星上几何定位模型的相关参数进行标定，将标定后的相关参数上注到星上，根据标定后的相关参数进行定位计算，将计算的定位结果作为下一帧数据的相对控制点，如图2所示，也即是，在后续的迭代计算中仅利用相对控制点对相关参数进行修正，为无法获取地面控制点的应用环境提供一种新的定位方法。S3：利用相对控制点对相关参数进行自修正。利用相对控制点代替真实高精度控制点对星上几何定位模型的相关参数进行自修正，其中自修正采用修正模型采用适合星上处理的罗格里德偏置矩阵和指向角模型，相对控制点的选取原则如图3所示，第一个控制点为地面的定标点，即为定标场给出的对应像点的经纬度准确值，其中，控制点2为通过控制点1定位解算后的结果点，控制点2可作为控制点3的定标点(相对控制点)，这样依次迭代计算，完成定位修正。S4：判断自修正结果是否合理，若合理，利用自修正结果对相关参数进行更新。本例中，为能利用同名点对自修正合理性进行判断，可采用如图3所示的相对控制点选取原则，利用同一列的同名点作为相对控制点和检测点，利用标定前后两次定位结果的比较判断自修正的合理性。其中，判断自修正结果是否合理的具体步骤为：将当前相对控制点1和相对控制点2(上一帧的相对控制点4和5)作为检验点，带入星上几何定位模型进行定位计算，得到定位结果；计算定位结果与参数更新前的定位结果的误差值；判断误差值是否收敛，若收敛则判断自修正结果合理，否则不合理，如，误差值呈减小的趋势，则判断自修正结果合理，自修正结果有效，如果误差值呈增大的趋势，则判断自修正结果不合理，自修正结果无效。若自修正结果不合理，将误差值取反后叠加在相对控制点上后，重新对相关参数进行自修正。基于此可消除时变误差，达到提高定位精度的目的。通过在轨自修正，利用随机误差的特定规律，用后时刻的定位以前时刻为基准，循环迭代，从而逐步消除时变误差，达到延长定标周期的目的，从而实现有地面控制点定位向无地面控制点定位转变，为无法获取地面控制点的应用环境提供一种新的定位手段。进一步，为保证定位的时效性，本例采用双DSP分别执行直接定位操作和相关参数自修正操作，然后将各自得到的结果进行交互，如图4所示。具体的，双DSP包括第一DSP和第二DSP，其中，第一DSP直接进行定位操作，将计算到的定位结果作为相对控制点传送至第二DSP，第二DSP根据相对控制点进行相关参数自修正，及判断自修正结果是否合理，若合理，将自修正结果发送至第一DSP，第一DSP根据自修正结果对相关参数进行更新。进一步，第一DSP和第二DSP并行处理，并采用断点插入的方式进行数据交换，具体的，第一DSP和第二DSP均设有定时中断，第一DSP和第二DSP于中断处进行数据交换。以上应用了具体个例对本专利技术进行阐述，只是用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光学影像的在轨自修正的定位方法，其特征在于，包括步骤：利用地面控制点信息对星上几何定位模型的相关参数进行标定，将标定后的相关参数上注到星上；结合标定后的相关参数利用星上几何定位模型进行直接定位，将定位得到的结果作为下一帧数据的相对控制点；利用相对控制点对相关参数进行自修正；判断自修正结果是否合理，若合理，利用自修正结果对相关参数进行更新。

【技术特征摘要】
1.一种基于光学影像的在轨自修正的定位方法，其特征在于，包括步骤：利用地面控制点信息对星上几何定位模型的相关参数进行标定，将标定后的相关参数上注到星上；结合标定后的相关参数利用星上几何定位模型进行直接定位，将定位得到的结果作为下一帧数据的相对控制点；利用相对控制点对相关参数进行自修正；判断自修正结果是否合理，若合理，利用自修正结果对相关参数进行更新。2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述判断自修正结果是否合理的具体步骤为：将当前相对控制点带入星上几何定位模型进行定位计算，得到定位结果；计算定位结果与相关参数更新前的定位结果的误差值；判断误差值是否收敛，若收敛则判断自修正结果合理，否则不合理。3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，若自修正结果不合理，将误差值取反后叠加在相对控制点上后，重新对相关参数进行自修正。4.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述星上几何定位模型的公式为：其中，m是比例系数，Rbais是偏置矩阵，是...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，韩传钊，谢宝蓉，丁荣莉，李杰，冯书谊，
申请(专利权)人：上海航天计算机技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31