航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定方法技术

本公开提供了一种航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定方法，包括：获取用于对双线阵相机摄影测量参数进行标定的预设控制点的坐标信息；根据预设控制点的坐标信息，采用预先构建的严密成像模型，计算双线阵相机摄影测量参数的在轨标定量。在本公开中，严密成像模型基于星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性构建，因此，通过该严密成像模型标定的双线阵相机的摄影测量参数更加全面和精确，可以消除由于星地相机夹角常差和前后视线阵的不平行性导致的系统误差，进而提高卫星无控直接前方交会的定位精度。直接前方交会的定位精度。直接前方交会的定位精度。

【技术实现步骤摘要】
航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定方法


[0001]本公开涉及卫星测绘
，尤其涉及一种航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定方法。

技术介绍

[0002]测绘卫星在发射之前，相机摄影测量参数都要在实验室进行严格的几何标定，但受卫星发射振动和长时间在轨飞行中温度变化等因素的影响，各载荷之间的刚性结构和航天相机的几何摄影测量参数会发生变化，进而影响卫星影像定位精度。因此，测绘卫星需要在实验室标定摄影测量参数的基础上通过在轨几何标定来实现高精度定位。
[0003]关于相机摄影测量参数在轨标定目前大致上有两种主流的方法：一种是天绘一号卫星工程中应用的整体标定方法，即采用三线阵相机重组的思路，将所有相机的摄影测量参数作为未知参数在光束法平差中统一答解，通过该方法卫星的无控直接前方交会定位精度从200米左右提升至9米左右。一种是资源三号卫星工程中应用的基于指向角的内标定和基于旋转矩阵的外标定方法，通过该方法卫星的无控直接前方交会定位精度从一千多米提高到15米以内。总的来看，两种方法在卫星工程实践中都取得了比较好的效果，但仍需继续提升相机摄影测量参数在轨几何标定的准确性，以进一步提升卫星的无控直接前方交会定位精度。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开提出了一种航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定方法，可以提升双线阵相机摄影测量参数的在轨标定准确性，进而提升卫星无控直接前方交会定位精度。
[0005]根据本公开的第一方面，提供了一种航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定方法，包括：
[0006]获取用于对双线阵相机摄影测量参数进行标定的预设控制点的坐标信息；
[0007]根据所述预设控制点的坐标信息，采用预先构建的严密成像模型，计算所述双线阵相机摄影测量参数的在轨标定量。
[0008]在一种可能的实现方式中，在基于星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性构建所述严密成像模型时，包括：
[0009]将双线阵相机的前后相机的严密成像模型统一等效变换为垂直摄影的框幅式相机的第一严密成像模型；
[0010]根据星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性，对所述第一严密成像模型进行修订，得到所述严密成像模型。
[0011]在一种可能的实现方式中，在根据星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性，对所述第一严密成像模型进行修订，得到所述严密成像模型时，包括根据星地相机夹角常差对所述第一严密成像模型进行修订的步骤，以及根据前后视线阵的不平行性对修订后
的所述第一严密成像模型进行再次修订的步骤。
[0012]在一种可能的实现方式中，在根据星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性，对所述第一严密成像模型进行修订时，分别通过基于正交旋转矩阵构建的用于对星地相机夹角常差进行修订的第一修订项，以及基于前后视线阵之间的旋转角构建的用于对前后视线阵的不平行性进行修订的第二修订项来实现。
[0013]在一种可能的实现方式中，在基于正交旋转矩阵构建的用于对星地相机夹角常差进行修订的第一修订项对所述第一严密成像模型进行修订后的严密成像模型如下式所示：
[0014][0015]式中，(x，y)为像点坐标，f为相机的焦距，m为比例因子，R(ψ,ω,κ)为第一修订项，为卫星本体坐标系到CGCS2000坐标系的旋转矩阵，(X
P
,Y
P
,Z
P
)为地面点P在CGCS2000坐标系下的坐标，(X
c
‘
,Y
c
’
,Z
c
‘
)为在CGCS2000坐标系下的等效变换坐标。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述第二修订项包括像点坐标x的修订项、像点坐标y的修订项和相机焦距修订项中的至少一种；
[0017]在基于前后视线阵之间的旋转角，构建用于对前后视线阵的不平行性进行修订的第二修订项时，包括：
[0018]基于所述前后视线阵之间绕Z轴的旋转角构建所述像点坐标x的修订项；
[0019]基于所述前后视线阵之间绕X轴的旋转角构建所述相机焦距修订项；
[0020]获取预设的影响因子，构建所述像点坐标y的修订项。
[0021]在一种可能的实现方式中，基于前后视线阵之间的旋转角构建的用于对前后视线阵的不平行性进行修订的第二修订项修订后严密成像模型如下式所示：
[0022][0023]式中，(x
’
，y
’
)为修订后的像点坐标，(x，y)为像点坐标，α为前后视线阵之间绕Z轴的旋转角，β为预设的影响因子，γ为前后视线阵之间绕X轴的旋转角，f为相机的焦距。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述预设控制点的坐标信息包括控制点的标定地面坐标以及对应的标定像点坐标；
[0025]根据所述预设控制点的坐标信息，采用预先构建的严密成像模型，计算所述双线阵相机摄影测量参数的在轨标定量时，包括：
[0026]采用所述严密成像模型，计算各所述控制点的所述标定地面坐标对应的预测像点坐标；
[0027]基于各所述控制点的所述标定像点坐标和对应的所述预测像点坐标，构建各所述控制点对应的摄影测量参数标定误差方程；
[0028]对各所述控制点对应的所述摄影测量参数标定误差方程进行整体解算，得到所述摄影测量参数的在轨标定量。
[0029]根据本公开的第二方面，提供了一种航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定
装置，包括：
[0030]控制点坐标信息获取模块，用于获取用于对双线阵相机摄影测量参数进行标定的预设控制点的坐标信息；
[0031]在轨标定模块，用于根据所述预设控制点的坐标信息，采用预先构建的严密成像模型，计算所述双线阵相机摄影测量参数的在轨标定量。
[0032]根据本公开的第三方面，提供了一种航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行本公开第一方面所述的方法。
[0033]在本公开中，严密成像模型考虑星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性构建，因此，通过该严密成像模型标定的双线阵相机摄影测量参数更加全面和准确，可以消除由于星地相机夹角常差和前后视线阵的不平行性导致的系统误差，进而提高卫星无控直接前方交会的定位精度。
[0034]根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
[0035]包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
[0036]图1示出根据本公开一实施例的航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定方法的示意性流程图；
[0037]图2示出根据本公开一实施例的高分十四号卫星影像的覆盖、地面控制点以及地面检查点的分布情况示意图；
[0038]图3示出根据本公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天双线阵相机摄影测量参数在轨整体标定方法，其特征在于，包括：获取用于对双线阵相机摄影测量参数进行标定的预设控制点的坐标信息；根据所述预设控制点的坐标信息，采用预先构建的严密成像模型，计算所述双线阵相机摄影测量参数的在轨标定量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性构建所述严密成像模型时，包括：将双线阵相机的前后相机的严密成像模型统一等效变换为垂直摄影的框幅式相机的第一严密成像模型；根据星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性，对所述第一严密成像模型进行修订，得到所述严密成像模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性，对所述第一严密成像模型进行修订，得到所述严密成像模型时，包括根据星地相机夹角常差对所述第一严密成像模型进行修订的步骤，以及根据前后视线阵的不平行性对修订后的所述第一严密成像模型进行再次修订的步骤。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据星地相机夹角常差以及前后视线阵的不平行性，对所述第一严密成像模型进行修订时，分别通过基于正交旋转矩阵构建的用于对星地相机夹角常差进行修订的第一修订项，以及基于前后视线阵之间的旋转角构建的用于对前后视线阵的不平行性进行修订的第二修订项来实现。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在基于正交旋转矩阵构建的用于对星地相机夹角常差进行修订的第一修订项对所述第一严密成像模型进行修订后的严密成像模型如下式所示：式中，(x，y)为像点坐标，f为相机的焦距，m为比例因子，R(ψ,ω,κ)为第一修订项，为卫星本体坐标系到CGCS2000坐标系的旋转矩阵，(X
P
,Y
P
,Z
P
)为地面点P在CGCS2000坐标系下的坐标，(X
c
‘
,Y
c
’
,Z
c
‘
)为在CGCS2000坐标系下的等效变换坐标。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢学良，王建荣，杨秀策，吕源，胡燕，李纲，魏永强，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一五四零部队，
类型：发明
国别省市：