旋转大幅宽光学卫星精准处理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精准处理方法及系统，所述旋转大幅宽光学卫星精准处理方法包括：获取光学相机面阵分系统参数及观测数据；根据所述光学相机面阵分系统参数及观测数据，构建旋转光学卫星本体与光学相机面阵分系统焦平面之间几何变换关系，得到卫星本体与相机焦平面转换矩阵；计算成像时刻的旋转光学卫星姿轨控数据；根据所述卫星本体与相机焦平面转换矩阵及所述旋转光学卫星姿轨控数据，构建旋转大幅宽光学卫星精准处理几何模型；根据所述旋转大幅宽光学卫星精准处理几何模型构建标准影像产品的有理函数拟合模型；根据所述标准影像产品的有理函数拟合模型进行有理多项式系数参数计算。

【技术实现步骤摘要】
旋转大幅宽光学卫星精准处理方法及系统
本专利技术涉及旋转光学卫星
，特别涉及一种旋转大幅宽光学卫星精准处理方法及系统。
技术介绍
旋转超大宽幅光学卫星采用面阵相机圆锥扫描对地观测技术体制，通过圆锥扫描方式实现超大区域观测，设计广域搜索成像与重点地区加密成像模式，具备广域、高分、多角度成像等特点。该卫星由平台和有效载荷组成，有效载荷包括：面阵光学相机分系统、载荷数据处理分系统、辅助载荷分系统和转台分系统。卫星平台包括：结构与机构分系统、热控分系统、电源与总体电路分系统、测控分系统、姿轨控分系统、星务分系统、数传与图像分发分系统。卫星采取天底指向，即转台旋转轴对地，转台保持正常工作转速，每旋转一周相机摆镜调整一档，摆镜共3个位置档位，旋转3圈后可覆盖天底方向5～60°范围，可实现千级公里直径区域覆盖。相比于以往常规线阵推扫成像以及面阵成像模式，旋转超大宽幅光学卫星采用卫星降地速、转台机构与摆扫机构相结合多自由度方式进行影像数据获取，该模式导致卫星成像过程姿态模型非线性化程度高，成像机理复杂，且几何模型自由度高，为满足卫星数据获取后续影像拼接、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精准处理方法，其特征在于，所述旋转大幅宽光学卫星精准处理方法包括：/n获取光学相机面阵分系统参数及观测数据；/n根据所述光学相机面阵分系统参数及观测数据，构建旋转光学卫星本体与光学相机面阵分系统焦平面之间几何变换关系，得到卫星本体与相机焦平面转换矩阵；/n计算成像时刻的旋转光学卫星姿轨控数据；/n根据所述卫星本体与相机焦平面转换矩阵及所述旋转光学卫星姿轨控数据，构建旋转大幅宽光学卫星精准处理几何模型；/n根据所述旋转大幅宽光学卫星精准处理几何模型构建标准影像产品的有理函数拟合模型；/n根据所述标准影像产品的有理函数拟合模型进行有理多项式系数参数计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转大幅宽光学卫星精准处理方法，其特征在于，所述旋转大幅宽光学卫星精准处理方法包括：
获取光学相机面阵分系统参数及观测数据；
根据所述光学相机面阵分系统参数及观测数据，构建旋转光学卫星本体与光学相机面阵分系统焦平面之间几何变换关系，得到卫星本体与相机焦平面转换矩阵；
计算成像时刻的旋转光学卫星姿轨控数据；
根据所述卫星本体与相机焦平面转换矩阵及所述旋转光学卫星姿轨控数据，构建旋转大幅宽光学卫星精准处理几何模型；
根据所述旋转大幅宽光学卫星精准处理几何模型构建标准影像产品的有理函数拟合模型；
根据所述标准影像产品的有理函数拟合模型进行有理多项式系数参数计算。


2.如权利要求1所述的旋转大幅宽光学卫星精准处理方法，其特征在于，所述光学相机面阵分系统包括转动补偿机构，其中：
所述转动补偿机构包括摆镜档位机构、快速反射补偿镜及探测器转动机构；
所述旋转大幅宽光学卫星采取天底指向并降低对地速度，转台分系统旋转轴对地，所述转台分系统保持正常工作转速旋转；
所述转台分系统每旋转一周，所述摆镜档位机构的位置挡位进行一次调整，以使光学相机面阵分系统完成对地观测的圆锥扫描。


3.如权利要求2所述的旋转大幅宽光学卫星精准处理方法，其特征在于，根据所述光学相机面阵分系统参数及观测数据，构建旋转光学卫星本体与光学相机面阵分系统焦平面之间几何变换关系，得到卫星本体与相机焦平面转换矩阵包括：
将所述对地观测的圆锥扫描等效为分别建立光学相机面阵分系统焦平面与转动补偿机构的转换关系、转动补偿机构与光学相机面阵分系统之间的转换关系、光学相机面阵分系统与转台分系统之间的转换关系、转台分系统与旋转光学卫星本体的转换关系，以及旋转光学卫星本体与物方空间的转换关系；
设置成像时刻t，转动补偿机构测量输出的角度为则转动补偿机构与光学相机面阵分系统焦平面之间转换矩阵为：



推导得到所述卫星本体与相机焦平面转换矩阵



其中，表示3×3矩阵，分别为所述光学相机面阵分系统焦平面与转动补偿机构的转换关系、所述转动补偿机构与光学相机面阵分系统之间的转换关系、所述光学相机面阵分系统与转台分系统之间的转换关系、以及所述转台分系统与旋转光学卫星本体的转换关系。


4.如权利要求3所述的旋转大幅宽光学卫星精准处理方法，其特征在于，计算成像时刻的旋转光学卫星姿轨控数据包括：
采用滑动窗口拟合多项式进行姿态参数建模；
设旋转光学卫星姿态观测值组包括n个时间序列输出值(q1,q2,q3…qn-1,qn)，tk为成像时刻，设置n个时间序列的姿态四元数为(q0i,q1i,q2i,q3i)i＝1,2,…,n，相应m-1次最佳正交多项式拟合如下，



其中，t表示时刻，aj,j＝0,1,…,m-1表示多项式系数，设式(3)为各正交多项式δj(t)的线性组合，



其中，cj,j＝0,1,…,m-1表示正交多项式系数，根据最小二乘原理得tk成像时刻姿态四元数拟合值如下，



其中，表示tk时刻四元数矢量部分拟合值，表示tk时刻四元数标量部分拟合值，表示四元数矢量部分正交多项式拟合系数，表示四元数矢量部分正交多项式。


5.如权利要求4所述的旋转大幅宽光学卫星精准处理方法，其特征在于，根据所述卫星本体与相机焦平面转换矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：范城城，刘国华，尹增山，胡海鹰，刘洋，王旭辉，田龙飞，江新华，
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