旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法及系统，所述旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法包括：基于旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路进行误差的特性分析与参数的辨识；基于误差与参数构建旋转大幅宽光学卫星广义几何定标模型；基于光学卫星广义几何定标模型，对所述旋转大幅宽光学卫星外部定标参数进行建模，计算旋转大幅宽光学卫星外部定标参数的精确值；根据所述外部定标参数的精确值，计算旋转大幅宽光学卫星相机载荷的内部定标参数的精确值。

【技术实现步骤摘要】
旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法及系统
本专利技术涉及光学遥感卫星
，特别涉及一种旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法及系统。
技术介绍
光学遥感卫星是当前对地观测技术的重要组成部分，随着空间技术发展以及应用需求的多元化，其成像模式也变得越来越多样化。面对日益增长的区域大范围高时效对地观测需求，旋转对地成像逐渐成为一种新型模式并逐步得到研究与发展。在轨几何定标是光学遥感卫星预处理的关键和基础。卫星发射前地面会对星上载荷参数进行严格的实验室检校，受卫星发射以及运行过程中空间环境变化等因素的影响，星上载荷结构和状态将会发生改变，进一步导致实验室检校参数与在轨后真实参数存在较大的误差，会直接影响获取影像数据精准处理以及后续实际应用。另外，不同于以往常规载荷成像机理与特性，旋转大幅宽光学卫星成像过程中全链路涉及光学载荷(摆镜机构、快速反射补偿镜、探测器转动机构)、转台、GPS/北斗接收机、时间同步系统、星敏感器、低频机械陀螺与光纤陀螺以及高频激光陀螺等，导致成像误差源复杂且难以解耦与标定建模，如何对内部存在的误差特性参数进行准确辨识与在轨精准标定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法，其特征在于，所述旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法包括：/n基于旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路进行误差的特性分析与参数的辨识；/n基于误差与参数构建旋转大幅宽光学卫星广义几何定标模型；/n基于光学卫星广义几何定标模型，对所述旋转大幅宽光学卫星外部定标参数进行建模，计算旋转大幅宽光学卫星外部定标参数的精确值；/n根据所述外部定标参数的精确值，计算旋转大幅宽光学卫星相机载荷的内部定标参数的精确值。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法，其特征在于，所述旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法包括：
基于旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路进行误差的特性分析与参数的辨识；
基于误差与参数构建旋转大幅宽光学卫星广义几何定标模型；
基于光学卫星广义几何定标模型，对所述旋转大幅宽光学卫星外部定标参数进行建模，计算旋转大幅宽光学卫星外部定标参数的精确值；
根据所述外部定标参数的精确值，计算旋转大幅宽光学卫星相机载荷的内部定标参数的精确值。


2.如权利要求1所述的旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法，其特征在于，所述旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路设备包括光学载荷、转台、GPS/北斗接收机、时间同步系统、星敏感器、低频机械陀螺、光纤陀螺，以及高频激光陀螺；其中：所述光学载荷包括摆镜机构、快速反射补偿镜、探测器转动机构；
所述旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路过程包括光学相机观测、轨道观测、指向观测、时间同步及观测条件同步。


3.如权利要求2所述的旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法，其特征在于，基于旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路进行误差的特性分析与参数的辨识包括：
确定所述旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路过程的运动特性，所述旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路过程的运动特性由相机载荷旋转、卫星轨道运动与地球自转叠加值，以及震颤扰动复合而成；
根据所述旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路过程的运动特性确定误差源，所述旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路过程的误差源包括GPS定位误差、指向测量机构误差、相机载荷内部误差、GPS接收机天线与相机摄影中心偏心误差、载荷安装误差，以及时间同步误差；
通过误差的等效性分析，对所述误差源进行归一化，对不同档位对应的广义安装误差角以及相机载荷内部参数进行辨识。


4.如权利要求3所述的旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法，其特征在于，基于误差与参数构建旋转大幅宽光学卫星广义几何定标模型包括：
对所述旋转大幅宽光学卫星建立面阵探元指向角模型，包括：对于相机焦平面内的任意一个成像探元p，成像光线Op在相机坐标系Oc-XcYcZc的XcOcZc平面内的投影线与Zc轴的夹角为ψx(沿着Xc轴正方向为正)，在YcOcZc平面内的投影线与Zc轴的夹角为ψy(沿着Yc轴正方向为正)，则(ψx,ψy)为成像探元p在相机坐标系下的探元指向角，单位为角度；
基于旋转大幅宽光学卫星动中成像全链路过程，对各个误差与参数依据其特性规律进行合理的优化，包括合理的参数取舍、模型的近似与简化得到所述旋转大幅宽光学卫星广义几何定标模型：



式中，表示相机载荷定标系数；(l,s)表示探元行列号；(ψx(l,s),ψy(l,s))表示CCD探元号(l,s)的指向角大小；Rcal表示全链路综合定标误差矩阵，Rcal通过在轨定标得到；表示J2000到焦平面旋转矩阵；表示WGS84到J2000旋转矩阵，由国际地球自转服务组织提供；λ表示成像比例尺；t表示成像时刻；(X,Y,Z)表示像点对应物方坐标；(XGPS(t),YGPS(t),ZGPS(t))表示成像摄影中心坐标，(XGPS(t),YGPS(t),ZGPS(t))由GPS/北斗接收机定轨计算得到。


5.如权利要求4所述的旋转大幅宽光学卫星在轨几何标定方法，其特征在于，对所述旋转大幅宽光学卫星外部定标参数进行建模，计算旋转大幅宽光学卫星外部定标参数的精确值包括：
所述旋转大幅宽光学卫星采取天底指向，转台旋转轴对地，转台保持正常工作转速，转台每旋转一周摆镜机构调整一档，摆镜机构共三个位置档位，旋转3圈后覆盖天底方向5～60°范围，完成旋转大幅宽光学卫星动中成像；
采用分位置档位的方法对所述外部定标参数进行计算与建模。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：范城城，刘国华，胡海鹰，高爽，郑珍珍，尹增山，田龙飞，王旭辉，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31