[发明专利]一种遥感卫星多星联合逆向定轨定姿方法

权利要求书

1.一种遥感卫星多星联合逆向定轨定姿方法，基于系统误差补偿模型和定向片模型，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，导入多源控制信息、连接点、加密点数据以及各遥感卫星的轨道和姿态数据；

步骤2，构建系统误差补偿模型误差方程，逐个像点、逐组姿轨数据进行法化和改化处理，生成改化法方程；并将生成的改化法方程进行迭代求解，最终得到各未知数的改正数；

步骤3，设置第一未知数改正数阈值以及第一迭代次数阈值，根据未知数改正数判定选择执行：

若未知数改正数最大值小于未知数改正数阈值或者迭代次数超过迭代次数阈值的任意一个判定条件，则执行步骤4；否则，返回执行步骤2；

步骤4，输出补偿后的系统误差常数项的轨道和姿态数据；即：将补偿了系统误差常数项的轨道和姿态数据以文件的形式输出，其格式与输入的轨道和姿态数据一致，以方便系统直接读取该数据；

步骤5，根据系统误差补偿模型修正后的轨道和姿态数据，构建定向片模型误差方程，逐个像点、逐组姿轨数据进行法化和改化处理，生成修正后的改化法方程；并解求改化后的定向片模型法方程，得到各未知数的改正数；

步骤6，设置第二未知数改正数阈值以及第二迭代次数阈值，根据未知数改正数判定选择执行：

若未知数改正数最大值小于第二未知数改正数阈值或者迭代次数超过第二迭代次数阈值的任意一个判定条件，则执行步骤5；否则，返回执行步骤7；

步骤7，输出通过联合逆向定轨定姿所确定的各遥感卫星精确轨道姿态数据以及精度指标。

2.根据权利要求1所述的一种遥感卫星多星联合逆向定轨定姿方法，其特征在于，所述的系统误差补偿模型基于下述公式：

其中：，，，，，为定轨定姿数据观测值，每条线阵对应的外方位元素由原始的观测数据加上系统误差补偿项；，，分别是补偿系统误差的关于时间的二次多项式的常数项、一次项和二次项；，，分别是补偿系统误差的关于时间的二次多项式的常数项、一次项和二次项；，，分别是补偿系统误差的关于时间的二次多项式的常数项、一次项和二次项；，，分别是补偿系统误差的关于时间的二次多项式的常数项、一次项和二次项；，，分别是补偿系统误差的关于时间的二次多项式的常数项、一次项和二次项；，，分别是补偿系统误差的关于时间的二次多项式的常数项、一次项和二次项；

所述的定向片模型基于下述公式：

；

其中和分别是和对应时刻的外方位元素，为需要内插的扫描线时刻，为第k个定向片时刻。

3.根据权利要求1所述的一种遥感卫星多星联合逆向定轨定姿方法，其特征在于，所述的步骤1具体操作方法如下：采用工程管理办法，组织各数据文件，生成一个工程文件，导入工程文件后，读取工程文件即可获取数据信息，从而进一步读取所需数据。

4.根据权利要求1所述的一种遥感卫星多星联合逆向定轨定姿方法，其特征在于，所述步骤2的具体操作方法如下：利用矩阵运算，逐个像点，逐组姿轨数据计算出该像点或者该姿轨数据对应的局部法方程以及该局部法方程在最终改化后的法方程中的位置，然后将这些局部法方程填充到最终的改化后法方程中，所有像点以及姿轨数据处理完毕后即得到完整的改化后的法方程；然后利用最小二乘原则解求改化后的系统误差补偿模型法方程，得到各未知数的改正数，具体实现方法是：根据最小二乘原则，法方程逆矩阵与常数项向量点乘即可得到未知数的改正数向量，如下式：

        

其中，为系统误差补偿模型未知数改正数矩阵，为对应的法方程系数矩阵逆矩阵，为对应法方程常数项矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种遥感卫星多星联合逆向定轨定姿方法，其特征在于，所述步骤5的具体操作方法如下：根据系统误差补偿模型修正后的轨道和姿态数据，构建定向片模型误差方程，逐个像点、逐组姿轨数据进行法化和改化处理，生成改化法方程；具体实现方法如步骤2，但是由于数学模型不同，误差方程以及法方程的计算公式也有所不同，该计算公式由定向片模型推导如下；然后利用最小二乘原则解求改化后的定向片模型法方程，得到各未知数的改正数，如下式：

其中，为定向片外方位元素改正数矩阵，为对应的法方程系数矩阵逆矩阵，为对应法方程常数项矩阵。

6.根据权利要求1所述的一种遥感卫星多星联合逆向定轨定姿方法，其特征在于，所述的步骤7具体方法是：将最终的各遥感卫星精确轨道和姿态数据写入文件输出，并计算平差的各项精度指标，所述精度指标包括单位权中误差，各像点残差，控制点残差，以及检查点残差；

单位权中误差由下式计算：

其中r为平差系统的多余观测数，[vv]为未知数残差平方和：

    像点残差由下式计算：

其中x,y为原始的像点坐标，x’,y’是由对应的平差后地面点反投到影像上计算出来的像点坐标；

    控制点及检查点残差由下式计算：

其中X,Y,Z是原始的控制点及检查点坐标，X’,Y’,Z’是平差后经过前方交会得到的控制点及检查点新坐标。