遙感衛(wèi)星幾何定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種遙感衛(wèi)星幾何定位方法及系統(tǒng)，適 用于航天遙感傳感器的定位。
【背景技術(shù)】
[0002] 消除系統(tǒng)誤差是提高衛(wèi)星無控定位精度的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是國內(nèi)外航天遙感領(lǐng) 域研究的熱點(diǎn)。國內(nèi)外各專家學(xué)者也提出了很多優(yōu)秀的消除系統(tǒng)誤差方法，如后方交會法， 自檢校區(qū)域網(wǎng)平差法，指向角法等等。針對天繪一號衛(wèi)星，王任享院士提出了類似定向片法 的等效框幅像片（Equivalent Frame Photo，EFP)光束法空中三角測量方法，使EFP法空中 三角測量方法能得到穩(wěn)定答解。針對航線扭曲的現(xiàn)象，他提出LMCCD攝影機(jī)的思想，以加強(qiáng) 空中三角鎖與地面模型之間的有效連接，從而控制模型扭曲，并利用模擬的高分辨率衛(wèi)星 三線陣影像進(jìn)行了一系列定標(biāo)試驗(yàn)。西安測繪研究所和武漢大學(xué)等單位也對天繪一號衛(wèi)星 做了大量定標(biāo)試驗(yàn)和分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，提出了一種遙感衛(wèi)星幾何定位方法及系統(tǒng)，從而提高了 衛(wèi)星的定位精度，并保證了定標(biāo)參數(shù)的穩(wěn)定度。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種遙感衛(wèi)星幾何定位方法，
[0006] 利用安置矩陣補(bǔ)償遙感衛(wèi)星相機(jī)姿態(tài)系統(tǒng)誤差，確定安置角改正值；
[0007] 補(bǔ)償相機(jī)內(nèi)方位元素系統(tǒng)誤差，確定內(nèi)方位元素改正值；
[0008] 若確定的經(jīng)系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)臍埐畹母恼捣项A(yù)定閾值范圍，則利用所述安置角 改正值和相機(jī)內(nèi)方位改正值，確定安置角和相機(jī)內(nèi)方位元素；
[0009] 根據(jù)確定的安置角和相機(jī)內(nèi)方位元素度確定定位結(jié)果。
[0010]優(yōu)選的，所述安置矩陣為
[0011]
[0012] 其中，Δρ為俯仰角偏差，Δ ω為滾動角偏差，Δκ為偏航角偏差。
[0013] 優(yōu)選的，所述利用安置矩陣補(bǔ)償遙感衛(wèi)星相機(jī)姿態(tài)系統(tǒng)誤差的誤差方程為：
[0014] V=AX-L
[0015] 其中，A為安置矩陣中Δ，、Δ ω、Δκ的一階泰勒展開系數(shù)，X為安置矩陣對應(yīng)于 、. Δ ω、Δ κ的修正值，L為常數(shù)項(xiàng)。
[0016] 優(yōu)選的，所述補(bǔ)償相機(jī)內(nèi)方位元素系統(tǒng)誤差的誤差方程為：
[0017] V = Bt-L
[0018] 其中，
[0019]
[0020] t為內(nèi)方位元素改正數(shù)，L為常數(shù)項(xiàng)，V是誤差項(xiàng)。
[0021]優(yōu)選的，所述預(yù)定閾值范圍為0.005。
[0022] 一種遙感衛(wèi)星幾何定位系統(tǒng)，包括
[0023]安置角改正單元，利用安置矩陣補(bǔ)償遙感衛(wèi)星相機(jī)姿態(tài)系統(tǒng)誤差，確定安置角改 正值；
[0024]內(nèi)方位元素改正單元，補(bǔ)償相機(jī)內(nèi)方位元素系統(tǒng)誤差，確定內(nèi)方位元素改正值； [0025]迭代確定單元，若確定的經(jīng)系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)臍埐畹母恼捣项A(yù)定閾值范圍，則 利用所述安置角改正值和相機(jī)內(nèi)方位改正值，確定安置角和相機(jī)內(nèi)方位元素；
[0026] 測量定位單元，根據(jù)確定的安置角和相機(jī)內(nèi)方位元素度確定定位結(jié)果。
[0027] 優(yōu)選的，所述安置角改正單元使用的安置矩陣為：
[0028]
[0029] 其中，Δφ為俯仰角偏差，Δ ω為滾動角偏差，Δκ為偏航角偏差。
[0030] 優(yōu)選的，所述安置角改正單元采用的誤差方程為：
[0031] V=AX-L
[0032] 其中，A為安置矩陣中Δ穿、Δ ω、Δκ的一階泰勒展開系數(shù)，X為安置矩陣對應(yīng)于 Δ識、Δ ω、Δκ的修正值，L為常數(shù)項(xiàng)，V是誤差項(xiàng)。
[0033]優(yōu)選的，所述方位角改正單元采用的誤差方程為：
[0034] V = Bt-L
[0035] 其中，
[0036]
[0037] t為內(nèi)方位元素改正數(shù)，L為常數(shù)項(xiàng)，V是誤差項(xiàng)。
[0038]優(yōu)選的，所述迭代確定單元的預(yù)定閾值范圍為0.005。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例遙感衛(wèi)星幾何定位方法流程圖。
[0040] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例遙感衛(wèi)星幾何定位系統(tǒng)組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面就結(jié)合說明書附圖及本發(fā)明實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步介紹。本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以知道，下述實(shí)施例只是用于對技術(shù)方案的示例性說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明范 圍的限制。
[0042] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例遙感衛(wèi)星幾何定位方法流程圖。
[0043]參考圖1，在本發(fā)明實(shí)施例的遙感衛(wèi)星幾何定位方法中，通過對安置角和內(nèi)方位角 分別改正，并根據(jù)改正后的系統(tǒng)誤差以確定最終的定位結(jié)果，從而提高了定位精度并保證 了定標(biāo)參數(shù)的穩(wěn)定性。
[0044]具體的本發(fā)明實(shí)施例包括以下步驟：
[0045]步驟101，利用安置矩陣補(bǔ)償遙感衛(wèi)星相機(jī)姿態(tài)系統(tǒng)誤差，確定安置角改正值。
[0046] 星載線陣C⑶影像嚴(yán)格成像模型式為：
[0047]
[0048] 其中，X，Y，Z表示點(diǎn)物方坐標(biāo)，Xs，Ys，Zs表示攝站坐標(biāo)，X，y表示點(diǎn)的像坐標(biāo)，f表示 焦距，#表示相機(jī)到本體的旋轉(zhuǎn)矩陣，巧3_表示本體到J2000的旋轉(zhuǎn)矩陣，表示 J2000到WGS-84的旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0049] 對相機(jī)姿態(tài)系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償時，由于相機(jī)在太空中受到各種因素影響，相機(jī)相 對于本體的位置會產(chǎn)生微小的變化，因此可以通過引入安置矩陣Rli來補(bǔ)償相機(jī)到本體的安 裝誤差，這樣成像樟型奪為：
[0050]
[0051] 安置矩陣Ru由三個安置角組成，即俯仰角偏差Δρ、滾動角偏差△ ω和偏航角偏差 Α κ，其具體表達(dá)形式為：
[0052]
[0053]根據(jù)泰勒級數(shù)展開，分別對Ru按一定轉(zhuǎn)序?qū)?yīng)的三個角求導(dǎo)，得到誤差方程式為：
[0054] V=AX-L
[0055] 其中A為安置矩陣對應(yīng)三個角的一階泰勒展開系數(shù)，X為安置矩陣對應(yīng)三個角的修 正值，其初始值設(shè)為零，L為常數(shù)項(xiàng)，即像點(diǎn)量測值與計(jì)算值之差。
[0056]
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066]
[0067]
[0068]
[0069] 以此類推，根據(jù)上述對Δρ的求導(dǎo)過程，可得到對Δ ω和Δκ的偏導(dǎo)。
[0070] 在本發(fā)明的實(shí)施例，以在天繪一號衛(wèi)星中的適用為例。由于天繪一號相機(jī)采用三 線陣模式攝影，因此，在標(biāo)定過程中，利用前、正、后條件聯(lián)合建立外標(biāo)定誤差方程答解，這 樣使得三條光束交會一點(diǎn)，更好地利用三線陣的固聯(lián)關(guān)系，提高多余觀測量。其誤差方程形 式如：
[0071]
[0072]式中，VI，Vv，Vr分別表示前、正、后視誤差項(xiàng)，XI，χν，Xr，yi，y v，yr分別是前、正、后視 像坐標(biāo)，ll，lv，lr分別表示前、正、后視常數(shù)項(xiàng)。
[0073] 步驟102,在完成對安置角的改正后，對衛(wèi)星的相機(jī)內(nèi)方位元素系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ) 償。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，對于三線陣相機(jī)的內(nèi)方位元素，主要包括相機(jī)的主距(fl，fv， fr)和主點(diǎn)（11士4:，71力，71〇。誤差方程為：
[0074] V = Bt-L
[0075] 式中：
[0076]
[0077] t為內(nèi)方位元素改正數(shù)，L為常數(shù)項(xiàng)，即像點(diǎn)量測值與計(jì)算值之差，V是誤差項(xiàng)。根據(jù) 最小二乘原理，迭代求解內(nèi)方位元素改正值t。
[0078]步驟103,在完成對安置角和內(nèi)方位元素的一次改正后，