[发明专利]敏捷卫星同轨条带无缝拼接姿态配准与成像匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种敏捷卫星同轨条带无缝拼接姿态配准与成像匹配算法。

背景技术

卫星遥感作为人类获取地球系统数据和认知地球系统的重要手段，已经广泛应用于国土资源遥感、灾害监测、环境测绘与大气探测、国防军事等诸多领域。依据目标对象和星载传感器瞬间视场的相对大小关系，卫星观测目标可分为点目标和区域目标两类。点目标通常是一个面积较小的区域，它可以被星载传感器的一个瞬间视场覆盖；而区域目标通常是由多边形或封闭曲线包含的大范围区域，需要星载传感器经过多轨多次拍摄才能完成观测任务，区域目标的图像是多张条带的拼接产物。

同轨多条带拼接成像工作模式是利用快速姿态机动能力，使卫星实现同一轨道多次同向推扫拼接成像，以增大幅宽。该模式要求卫星完成一个条带推扫后，在卫星继续飞行过程中立即进行俯仰方向的反向机动，同时通过一定角度的横滚将卫星指向平移约一个幅宽的距离，使得后一次推扫的起始条带与前一次推扫的起始条带相邻。条带拼接成像模式可以得到若干条幅宽和条带长度相同的影像，从而实现对区域目标的大幅宽成像，在未来卫星遥感成像事业中具有广阔的应用前景。

目前中国同轨条带拼接仍处于起步阶段，其中如何保证条带无缝拼接是一大技术难点。且现有卫星条带拼接成像技术由于姿态机动复杂，拼接图像经常容易漏缝或重叠过多，浪费幅宽等问题。专利号为CN 103983254 A的《一种新型敏捷卫星机动中成像方法》中，提出了卫星对点目标成像时姿态的计算公式，保证了卫星光轴始终指向点目标，但是该方法对区域目标并不适用。专利号为CN 103217987 A的《一种用于敏捷卫星动态成像的姿态调整方法》中，提出了卫星根据滚动-俯仰-偏航的姿态转序进行姿态机动，深入推导了滚动角、俯仰角和偏航角变化规律的计算公式，但没有涉及卫星条带的拼接；专利号为CN 102905061 A的《双镜头九片面阵探测器的无缝拼接成像光电系统》中，从光学设计角度出发，提供了一种双镜头九片面阵探测器的无缝拼接成像光电系统，但是并不涉及卫星的工作模式，无法解决条带无缝拼接下的姿态与成像问题。

发明内容

本发明为解决现有同轨条带拼接技术无法实现条带无缝拼接下的姿态与成像问题，提供一种敏捷卫星同轨条带无缝拼接姿态配准与成像匹配算法。

敏捷卫星同轨条带无缝拼接姿态配准与成像匹配算法，该算法由以下步骤实现：

步骤一、确定卫星星下点经纬度及各条带成像起始点经纬度；并计算所述卫星星下点经纬度及各条带成像起始点经纬度对应在WGS84坐标系下的位置矢量；

步骤二、根据步骤二中获得的位置矢量计算卫星指向卫星条带一成像起始点的横滚角和俯仰角θ₁，

横滚角

在三角形ΔAG₁S中：

G1S=(xG1-xS)2+(yG1-yS)2+(zG1-zS)2]]>