[发明专利]卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法

权利要求书

1.一种卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，其特征在于，包括：

根据应用需求，设计载荷物理参数指标；

根据卫星平台设计指标，采用数值积分的方法仿真理想状态下卫星运动轨迹，并进行摄动因素改正；

根据设定的初始姿态和角速度或者根据卫星飞行轨迹和成像区域范围，计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正；

根据卫星运动轨迹、曝光时刻姿态数据、相机设计参数、数字正射影像图DOM数据以及对应数据范围内的数字高程模型DEM数据，仿真生成理想敏捷成像序列影像及对应的均匀地面格网点坐标文件；

根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态数据，获得卫星综合运动下的成像仿真结果，进而评估卫星综合运动对几何定位精度的影响。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据设定的初始姿态和角速度或根据卫星飞行轨迹和成像区域范围，计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正，包括：

对于恒角速度姿态机动模式，在给定初始姿态(pitch₀，roll₀，yaw₀)及角速度(vpitch，vroll，vyaw)情况下，逐帧计算成像时刻的姿态机动角；对于恒线速度姿态机动模式，根据卫星飞行轨迹和目标成像区域的起止经纬度坐标，计算成像姿态机动角；

根据卫星轨道数据及相机参数，计算偏流角改正值，将其加在偏航角yaw上，输出姿态序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据卫星飞行轨迹和目标成像区域的起止经纬度坐标，计算成像姿态机动角，包括：

定义姿态机动坐标系及转序，卫星姿态机动成像时采用俯仰pitch角和侧摆roll角成像；

由该区域成像总时间、成像序列帧频及目标成像区域的起止经纬度坐标，在平面投影坐标系下计算摄影点移动步长及每一成像时刻摄影点平面坐标，继而得到对应的地面摄影点坐标(Lon,Lat)；

由地面摄影点经纬度坐标结合DEM数据，获得成像目标在地理坐标系中的坐标(Lon,Lat,H)，转换到像空间坐标系下坐标(X_TC,Y_TC,Z_TC)；

根据成像时刻卫星在像空间坐标系中的坐标(X_SC,Y_SC,Z_SC)，计算卫星姿态机动后指向目标地物的矢量在像空间坐标系中的单位矢量Z′_N；

计算姿态机动旋转矩阵，并根据转序计算姿态机动俯仰角pitch和侧摆角roll。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据卫星运动轨迹、曝光时刻姿态数据、相机设计参数、数字正射影像图DOM数据以及对应数据范围内的数字高程模型DEM数据，仿真生成理想敏捷成像序列影像及对应的均匀地面格网点坐标文件，包括：

构建敏捷成像严格几何模型，建立像方均匀格网，并根据共线方程的原理计算对应的地面格网点坐标，生成理想地面格网点坐标文件；

根据高精度DOM和DEM数据，采用分块多线程处理，读取DOM数据中相应位置的纹理信息，通过灰度插值得到理想仿真图像。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态数据，获得卫星综合运动下的成像仿真结果，进而评估卫星综合运动对几何定位精度的影响，包括：

根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态序列；

由成像轨道、姿态数据生成实际仿真图像及对应的均匀地面格网点坐标文件；

比较理想地面格网点坐标及实际成像地面格网点坐标，统计得到卫星平台及载荷设计指标下的成像几何定位精度。