[发明专利]一种航空高光谱成像系统定位误差分析方法

权利要求书

1.一种航空高光谱成像系统定位误差分析方法，其特征在于：它包含以下步骤： 

（1）高光谱图像信息、姿态位置测量系统数据读入； 

（2）根据几何成像物理关系建立共线条件方程； 

（3）分析姿态位置测量系统测角误差、全球定位系统定位误差和成像光谱仪标定误差，对每个误差源进行建模； 

（4）利用步骤（3）得到的误差源分析模型，对步骤（2）所建立的共线条件方程进行一阶泰勒展开，建立误差传递方程； 

（5）计算步骤（4）所建立的误差传递方程的外方位元素误差传递矩阵； 

（6）基于协方差传播律，建立由步骤（4）和步骤（5）确定的姿态位置参数协方差矩阵； 

（7）根据步骤（6）建立的协方差矩阵计算定位误差。 

2.根据权利要求1所述的一种航空高光谱成像系统定位误差分析方法，其特征在于：步骤（2）中所述的根据几何成像物理过程建立的共线条件方程为： 

式中，X_p,Y_p,Z_p表示待求地面点在地辅坐标系中的位置参数；X_s,Y_s,Z_s表示当前扫描行中心像元在地辅坐标系中的位置参数；λ表示在地辅坐标系中像平面内任一点与地面对应点的比例关系；u,v,w表示探测器上当前待求像元在像空间坐标系中的位置参数；表示像空间坐标系（i系）到地辅坐标系（ m系）的旋转矩阵，可以表示为其中表示地心坐标系（E系）到地辅坐标系（m系）的旋转矩阵，表示导航坐标系（g系）到地心坐标系（E系）的旋转矩阵，表示惯性测量单元坐标系（b系）到导航坐标系（g系）的旋转矩阵，表示传感器坐标系（c系）到惯性测量单元坐标系（b系）的旋转矩阵，表示像空间坐标系（i系）到传感器坐标系（c系）的旋转矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种航空高光谱成像系统定位误差分析方法，其特征在于：步骤（3）中所述的分析姿态位置测量系统测角误差、全球定位系统定位误差和成像光谱仪标定误差，对每个误差源进行建模的方法如下： 

姿态位置测量系统的测角误差由陀螺仪所固有的漂移误差产生，其模型为ε＝ε_b+ε_r+ε_g，ε为姿态位置测量系统的测角误差，ε_b＝[ε_bx  ε_by  ε_bz]^T为测角误差中的常值误差，ε_r＝[ε_rx  ε_ry  ε_rz]^T为测角误差中的漂移误差，ε_g为测角误差中的白噪声。在实际应用中，姿态位置测量系统在技术参数中给出测角精度，该精度的数值在计算过程中已经考虑了陀螺仪漂移误差的影响，因此可以直接应用测角精度进行计算，即： 

式中，表示滚转轴、俯仰轴、航向轴的测角误差，表示三个轴所对应的常值误差，表示三个轴所对应的漂移误差，t表示姿态位置测量系统所记录的航摄时间； 

全球定位系统的定位误差在短时间的航摄飞行中随航摄时间t线性变化，该定位误差可以采用下述线性模型进行拟合： 

式中，[ΔX_S  ΔY_S  ΔZ_S]^T表示地面点在地辅坐标系内由全球定位系统测量而产生的定位误差，[a_X  a_Y  a_Z]^T表示定位误差中的常值误差，[b_X  b_Y  b_Z]^T表示定位误差中的漂移误差，L表示t时刻内所飞过的路程，设t时刻的飞行速度为v_t，Δt为前后两个时刻的间隔，t₀为航摄飞行的初始时刻，T为航摄飞行的终止时刻，则有

成像光谱仪的标定误差由实验室定标获得，该误差可以表示为： 

ε_c＝[Δu  Δv  Δw]^T

式中，ε_c表示成像光谱仪标定误差，Δu、Δv表示成像光谱仪探测器中当前像元的切向标定误差，Δw表示成像光谱仪探测器中当前像元的径向标定误差。