[发明专利]一种基于卫星图像的目标定位方法

说明书

一种基于卫星图像的目标定位方法，确定目标于卫星图像中的像素位置信息、卫星的轨位信息及姿态信息、卫星的星载相机的相机属性信息，利用目标的像素位置信息、星载相机的象元数及视场信息计算目标于相机视场坐标系中的位置矢量，对目标于相机视场坐标系中的位置矢量进行归一化处理，获取目标于相机视场坐标系中的单位矢量，根据卫星的轨位信息及姿态信息，计算单位矢量于地球固连坐标系下的坐标，根据单位矢量于地球固连坐标系下的坐标，进行目标高程信息的预估，计算各目标于地球固连坐标系下的位置信息，输出并完成目标定位计算。

技术领域

本发明涉及一种基于卫星图像的目标定位方法，属于航天飞行器应用领域。

背景技术

利用地球静止轨道卫星的星载相机观测近地移动目标时，目标在卫星图像中通常表现为一个亮斑，该亮斑在图像中的位置与目标地理位置、卫星轨位、卫星姿态相关。对于卫星使用者而言，需要根据亮斑在图像中的位置，结合卫星轨位、卫星姿态，获取目标实际地理位置信息。现有技术中，通常采用双星视线完成定位，或采用单星视线结合高程的方法来获取位置信息；其中双星定位需要更多的卫星资源，而单星定位解算迭代速度较慢。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，现有的双星定位需要资源多、单星定位解算迭代速度较慢的问题，提出了一种基于卫星图像的目标定位方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于卫星图像的目标定位方法，包括：

确定目标于卫星图像中的像素位置信息、卫星的轨位信息及姿态信息、卫星的星载相机的相机属性信息，包括象元数、视场信息；

利用目标的像素位置信息、星载相机的象元数及视场信息计算目标于相机视场坐标系中的位置矢量；

对目标于相机视场坐标系中的位置矢量进行归一化处理，获取目标于相机视场坐标系中的单位矢量；

根据卫星的轨位信息及姿态信息，计算单位矢量于地球固连坐标系下的坐标；

根据单位矢量于地球固连坐标系下的坐标，进行目标高程信息的预估，计算各目标于地球固连坐标系下的位置信息；

输出位置信息，完成目标定位计算。

于卫星图像中建立相机视场坐标系，以相面中心为原点，以相面法线为+Z轴，以相面的CCD器件的横向为x轴、纵向为y轴，将目标成像于相机视场坐标系中的坐标记为(x,y)，为像素位置信息；

卫星的轨位信息及姿态信息具体为：

轨位信息：地球静止轨道卫星的定点经度Ω；

姿态信息：卫星相对于卫星轨道坐标系的三轴姿态欧拉角θ，ψ及相应的转序，其中，卫星轨道坐标系以卫星质心为原点，+Z轴指向地心，+Y轴垂直于轨道平面指向南半球，+X轴在轨道平面内，与+Y+Z轴构成右手坐标系；

星载相机的相机属性信息包括以像素点数表示卫星图像大小的象元数信息、星载相机图像对应的视场大小信息；所述的象元数包括相机画幅宽度W、相机画幅高度H；所述视场大小信息以角度表示，包括相机画幅对应的对地观测横向张角α，对地观测纵向张角β。

目标于相机视场坐标系中的位置矢量记为计算方法为：

式中，W为相机画幅宽度，H为相机画幅高度，α为相机画幅对应的对地观测横向张角，β为纵向张角。

归一化处理得到目标在相机视场坐标系中的单位矢量V，具体为：

式中，V即为归一化后的目标于相机视场坐标系中的位置矢量，为的模。