[发明专利]一种星载相机的相移补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载相机的相移补偿方法，属于卫星对地观测领域。

背景技术

星载TDICCD相机是实现卫星对地观测的重要手段，相机的照相精度则关系到对地观测任务的成败。为了提高卫星TDICCD相机的照相精度，相机需要实时引入积分时间代码数据进行像移补偿，速高比是计算积分时间代码的主要参数。

当前由地面卫星测控中心定期向卫星注入精轨数据，通过外推得到当前时刻卫星的轨道根数，计算卫星的角速度变化率，得到速高比，再转换得到积分时间代码。此方法的缺点为：首先，数据源需要地面定期注入，增加了大系统的复杂程度；其次，外推得到的数据源精度不高，导致星载相机最终成像精度难以保证；第三，没有考虑到地形地貌对积分时间带来的影响。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星载相机的相移补偿方法，对TDICCD相机的积分时间代码进行像移补偿，提高敏捷卫星在空间姿态高度机动后的成像精度。

本发明的技术解决方案是：

一种星载相机的相移补偿方法，步骤如下：

(1)建立卫星星体坐标系：以卫星的质心为坐标原点O，三轴固连在星体上，在三轴稳定卫星的零姿态的情况下，Z轴垂直于对地的惯量主轴并指向对地方向，X轴垂直于沿速度方向的惯量主轴并指向速度方向，Y轴与Z轴、X轴成右手系；

根据公式计算相机摄影线在J2000惯性坐标系下的单位矢量其中，为卫星星体坐标系相对于J2000惯性坐标系的卫星姿态矩阵M_Q的转置矩阵，所述卫星姿态矩阵M_Q是根据卫星星体坐标系相对于J2000惯性坐标系的四元数姿态计算得到，为相机安装坐标系相对于卫星星体坐标系的相机安装矩阵M_C的转置矩阵，为相机摄影线在相机安装坐标系下的单位矢量，且s→C=001T;]]>

所述相机安装坐标系定义为：坐标原点O在像平面中心，三轴固连在相机上，Z轴定义为相机的摄影方向，即垂直于像平面的方向，并指向地面景物；X轴在像平面内严格垂直于相机成像像素线阵并沿卫星星体坐标系的X轴的方向；Y轴与Z轴、X轴成右手系；

(2)通过如下步骤计算拟摄影点，得到所述拟摄影点在WGS84地固坐标系下的经纬度：

(2.1)根据卫星位置和步骤(1)中得到的相机摄影线在J2000惯性坐标系下的单位矢量采用点法式建立摄影方程；

(2.2)将所述摄影方程和地球旋转椭球面方程联立，联立后方程的解即为拟摄影点在J2000惯性坐标系下的位置矢量R′＝(R_Jx，R_Jy，R_Jz)^T；

(2.3)将得到的拟摄影点在J2000惯性坐标系下的位置矢量R′转换成在WGS84地固坐标系下的位置矢量，再将WGS84地固坐标系下的位置矢量转换成WGS84地固坐标系下的经纬度；

(3)根据步骤(2)中得到的拟摄影点在WGS84地固坐标系下的经纬度，查询全球数字高程图，得到拟摄影点的数字高程Δh；

(4)通过公式计算摄影点在J2000惯性坐标系下的位置矢量R；其中，R_a为地球半长轴，R_b为地球半短轴；

(5)通过公式计算摄影点速度其中，为J2000惯性坐标系下卫星星体坐标系的单位轴矢量，R为J2000惯性坐标系中摄影点位置矢量；和分别为在J2000惯性坐标系下卫星的位置和速度；

(6)通过公式计算地速