[发明专利]一种考虑卫星颤振的严格成像模型和定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星严格成像方法，尤其是涉及一种考虑卫星颤振的严格成像模型和定位方法。

背景技术

推扫式成像的线阵CCD传感器在星载航天平台的对地观测系统中有广泛的应用。目前在国外的商用星载传感器上，最高影像分辨率可以达到0.41米。线阵传感器影像为卫星测绘、遥感和GIS应用提供了良好的数据来源。在DOM和DEM等最终数据产品的生产过程中，影像的传感器成像模型和几何定向是最基础和关键的问题，其优劣直接影响到后续处理和数据产品的最终精度。传感器的成像模型反映了地面点三维空间坐标与相应像点像平面二维坐标之间的对应关系，一般可分为两大类：严格成像模型和广义成像模型。其中，严格成像模型利用传感器几何物理参数、卫星轨道和卫星姿态等空间物理量来建构成像几何。在严格成像模型的构建中，传感器几何物理参数由传感器自身的结构和参数决定，而卫星轨道和卫星姿态数据则根据GPS、星载陀螺和星敏感器等传感器获得。但由于传感器采样频率的限制，必须使用模型插值的方法，获取每行影像对应的轨道和姿态信息。卫星姿态的建模误差，是卫星立体定位的主要误差来源之一，传统的基于高次多项式和分段多项式的姿态建模方法，无法对卫星运行过程中存在的高频姿态颤振现象进行很好的建模，从而在定位过程中，存在着由高频姿态颤振引起的定位误差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑卫星颤振的严格成像模型和定位方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种考虑卫星颤振的严格成像模型和定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将姿态颤振通过余弦叠合式表示；

2)建立考虑姿态颤振的严格成像模型；

3)确定严格成像模型参数；

4)采用考虑姿态颤振的严格成像模型进行立体定位。

所述的将姿态颤振通过余弦叠合式表示具体为：

将多个周期性空间外扰力矩引起的姿态颤振，通过余弦叠合式表示如下：

j=(t)=Σi=1NAicos(2πfit+φi)---(1)]]>

式中，t为飞行时刻，j(t)为在t时刻的姿态颤振值，A_i、f_i和φ_i分别为第i个姿态指向颤振分量的幅值、频率和相位。

所述的建立考虑姿态颤振的严格成像模型具体为：

假设飞行方向为像坐标x轴方向，扫描行方向为像坐标y轴方向，(X，Y，Z)为地面点的物方空间坐标，(X_si，Y_si，Z_si)为第i行投影中心的物方空间坐标，R_i为第i行像方坐标系到物方坐标系的旋转矩阵，其物象间的中心投影关系可以表达为：