一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法技术

本发明专利技术涉及一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法，光学遥感卫星在进行场地定标时，需要对相对辐射定标靶标、像元分辨率评价靶标和MTF刃边靶标等铺设角度、像元分辨率等参数进行计算，在铺设时按照计算的参数进行靶标的铺设，才能确保定标精度及评价精度。本发明专利技术通过计算卫星过境定标场推扫成像时的沿轨方向角度和载荷成像像元分辨率，为光学遥感卫星定标设备铺设提供精确控制参数。感卫星定标设备铺设提供精确控制参数。感卫星定标设备铺设提供精确控制参数。

【技术实现步骤摘要】
一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法


[0001]本专利技术涉及光学遥感卫星定标设备铺设中的像元分辨率、铺设角度的精确计算方法。

技术介绍

[0002]目前，光学遥感卫星大力发展，为进行光学遥感卫星成像载荷的辐射定标及辐射质量评定，需要进行卫星在轨定标，通常需要在定标场铺设辐射靶标、扇形靶标、三线靶标、刃边靶标等定标设备。其中三线靶标可用于检测载荷成像是否达到指标要求，其铺设需要根据像元分辨率按照垂轨和沿轨方向进行铺设，需要准确计算规划过境该定标场成像的像元分辨率和沿轨方向，而刃边靶标也需要按照沿轨和垂轨偏转一个角度进行铺设以获取能精确计算MTF函数的数据。
[0003]如果只按照卫星设计的理论分辨率和理论轨道进行铺设定标设备，会存在较大的偏差，因此需要计算该定标设备铺设位置成像时刻精确像元分辨率、沿轨角度，以实现定标设备铺设过程中的精确控制，为辐射定标及图像质量高精度评价提供保障。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：克服采用卫星理论分辨率及轨道方向的不足，提供一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法，该方法采用光学遥感载荷成像严格几何模型，计算像元沿轨及垂轨分辨率，以及目标前后两个目标位置进行轨道方向计算，能够获得高精度的定标设备铺设参数，为高精度辐射定标和图像质量评级提供技术支撑。
[0005]本专利技术的目的是通过如下技术方案予以实现的:
[0006]一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法，包括如下步骤：
[0007](1)根据预报轨道数据、规划的卫星姿态及遥感卫星载荷参数，计算定标场成像前后短暂时刻的两个目标的位置；
[0008](2)根据定标场前后两个目标的位置计算卫星推扫成像过程地面沿轨方向的角度；
[0009](3)根据规划的卫星姿态及成像时刻，计算定标场成像的侧摆角和俯仰角；
[0010](4)根据预报轨道参数和成像时刻，计算定标场成像时刻卫星星历及卫星地心距离；
[0011](5)根据步骤(3)的成像姿态角和步骤(4)的卫星星地距离，以及相机参数，计算定标场区域像元沿轨分辨率和像元垂轨分辨率；
[0012](6)输出计算得到定标场区域卫星成像沿轨角度、像元沿轨分辨率和像元垂轨分辨率，作为定标场铺设定标设备精确控制参数。
[0013]进一步的，所述步骤(1)计算定标场成像前后短暂时刻的两个目标的位置，具体处理包括，通过光学成像严密模型，利用轨道、姿态、成像时刻、载荷几何参数、地球模型和DEM数据，计算相机中心探元成像目标地理位置。
[0014]进一步的，严密几何成像模型如下：
[0015][0016]其中：
[0017][X
G Y
G Z
G
]T
为地面点在协议地心坐标系中的位置矢量；
[0018][X
s Y
s Z
s
]T
为卫星在协议地心坐标系中的位置矢量；
[0019]M1为卫星至轨道坐标系旋转矩阵，由姿态角构成；
[0020]M2为轨道坐标系至惯性坐标系旋转矩阵，由轨道倾角、俯角构成；
[0021]M3为惯性坐标系至WGS84坐标系旋转矩阵，由章动、岁差、极移构成；
[0022]psiX为某成像探元成像矢量投影在卫星本体坐标系XOZ面上矢量与OZ轴夹角；
[0023]psiY为某成像探元成像矢量投影在卫星本体坐标系YOZ面上矢量与OZ轴夹角；
[0024]u为比例因子。
[0025]进一步的，已知目标高程的情况下的目标点椭球模型为：
[0026][0027]其中，a
e
为地球长半轴、b
e
为地球短半轴、h为目标高程；
[0028]严格几何成像模型和椭球模型联立求解出比例因子u，进而求得目标点位置坐标(X
G
,Y
G
,Z
G
)，由此计算地心经度λ和地心纬度
[0029]当时，λ＝λ+π；
[0030][0031]最后，得到大地经度L＝λ，大地纬度其中e为地球椭率。
[0032]进一步的，所述步骤(2)根据定标场前后两个目标的位置计算卫星推扫成像过程地面沿轨方向的角度，具体计算公式如下：
[0033][0034]其中，L1、L2、B1、B2分别为定标场前后两个目标的经纬度。
[0035]进一步的，所述步骤(3)根据规划的卫星姿态及成像时刻，计算定标场成像的侧摆角和俯仰角，具体为：采用拉格朗日插值方法，插值获得时刻姿态角的侧摆角和俯仰角；对于姿态和卫星星历，采用三次插值，即使用成像时刻最近的前后各2组数据进行插值；
[0036]对于侧摆角ω的插值，从给定的姿态数据中取成像时刻t最近的t1,t2,t3,t4时刻的侧摆角ω1,ω2,ω3,ω4进行插值，其中t2≤t＜t3：
[0037][0038]同理：俯仰角φ的插值公式如下：
[0039][0040]进一步的，所述步骤(4)根据预报轨道参数和成像时刻，计算定标场成像时刻卫星星历及卫星地心距离，具体为：成像时刻卫星星历计算采用拉格朗日插值得到，进而计算得到卫星地心距离；
[0041]卫星星历插值公式如下：
[0042][0043][0044][0045]其中：
[0046]t为成像时刻；t1,t2,t3,t4为给定预报卫星轨道数据中，成像时刻前后各两组时间，并且满足t2≤t＜t3；X
t
,Y
t
,Z
t
为成像时刻卫星的位置；
[0047]卫星地心距离
[0048]进一步的，所述步骤(5)根据成像姿态角和卫星星地距离，以及相机参数，计算定标场区域像元沿轨分辨率和像元垂轨分辨率，具体为：
[0049]探元视角分辨率α计算公式如下：
[0050][0051]其中，d为相机单个探元长度、f为相机焦距；
[0052]∠OSP1＝ω
‑
α2
[0053]∠OSP2＝ω+α2
[0054]其中，∠OSP1为P1点成像光路偏离星下点视角、∠OSP2为P2点成像光路偏离星下点视角；
[0055][0056][0057][0058]其中，SO为卫星到地心的距离、OP1为地心到P1点距离、OP2为地心到P2点距离、R
s
为卫星到地心距离、R
e
为地球平均半径；
[0059]像元垂轨分辨率为：
[0060][0061]像元沿轨分辨率：
[0062][0063]进一步的，本专利技术还提出一种非易失性存储介质，包括：计算机程序产品，当所述计算机程序产品被执行时执行上述光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法。
[0064]进一步的，本专利技术还提出一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据预报轨道数据、规划的卫星姿态及遥感卫星载荷参数，计算定标场成像前后短暂时刻的两个目标的位置；(2)根据定标场前后两个目标的位置计算卫星推扫成像过程地面沿轨方向的角度；(3)根据规划的卫星姿态及成像时刻，计算定标场成像的侧摆角和俯仰角；(4)根据预报轨道参数和成像时刻，计算定标场成像时刻卫星星历及卫星地心距离；(5)根据步骤(3)的成像姿态角和步骤(4)的卫星星地距离，以及相机参数，计算定标场区域像元沿轨分辨率和像元垂轨分辨率；(6)输出计算得到定标场区域卫星成像沿轨角度、像元沿轨分辨率和像元垂轨分辨率，作为定标场铺设定标设备精确控制参数。2.根据权利要求1所述的一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法，其特征在于：所述步骤(1)计算定标场成像前后短暂时刻的两个目标的位置，具体处理包括，通过光学成像严密模型，利用轨道、姿态、成像时刻、载荷几何参数、地球模型和DEM数据，计算相机中心探元成像目标地理位置。3.根据权利要求2所述的一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法，其特征在于：严密几何成像模型如下：其中：[X
G Y
G Z
G
]
T
为地面点在协议地心坐标系中的位置矢量；[X
s Y
s Z
s
]
T
为卫星在协议地心坐标系中的位置矢量；M1为卫星至轨道坐标系旋转矩阵，由姿态角构成；M2为轨道坐标系至惯性坐标系旋转矩阵，由轨道倾角、俯角构成；M3为惯性坐标系至WGS84坐标系旋转矩阵，由章动、岁差、极移构成；psiX为某成像探元成像矢量投影在卫星本体坐标系XOZ面上矢量与OZ轴夹角；psiY为某成像探元成像矢量投影在卫星本体坐标系YOZ面上矢量与OZ轴夹角；u为比例因子。4.根据权利要求3所述的一种光学遥感卫星定标地面靶标铺设参数计算方法，其特征在于：已知目标高程的情况下的目标点椭球模型为：其中，a
e
为地球长半轴、b
e
为地球短半轴、h为目标高程；严格几何成像模型和椭球模型联立求解出比例因子u，进而求得目标点位置坐标(X
G
,Y
G
,Z
G
)，由此计算地心经度λ和地心纬度)，由此计算地心经度λ和地心纬度当时，λ＝λ+π；
最后，得到大地经度L＝λ，大地纬度其中e为地球椭率。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪红强，肖倩，孟伟灿，刘莉，容奕，陈瑶，杨昊，高振华，张霄，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：