[发明专利]卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法

说明书

本发明提供一种卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，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；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，DOM数据以及对应数据范围内的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；根据平台设计指标和运动误差项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。本发明的方法可以模拟卫星在轨的真实运动状态及成像过程，并评价卫星综合运动下的敏捷成像的几何定位精度。

技术领域

本发明涉及遥感卫星图像处理技术领域，具体涉及一种卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，特别是涉及一种考虑卫星综合运动的敏捷成像仿真及定位精度评估方法。

背景技术

近年来，国内外相关研究机构相继开展了大量有关敏捷成像遥感卫星的研制工作，特别是低轨视频小卫星，已成为目标追踪、动态监测等领域潜在的最具商业价值的遥感观测手段。敏捷卫星通过姿态机动实现对目标区域的快速成像，在短时间内获取目标区域的序列影像及合成视频，可提供目标区域丰富的地表信息和动态信息。目前敏捷卫星影像的应用还处于发展初期，受制于姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振、姿轨测量能力等影响，其在复杂运动模式下的成像几何定位精度仍需大量实验论证。

光学遥感卫星敏捷成像序列影像仿真通过对敏捷成像过程进行理论建模和仿真分析，能够直观地分析和评测影响敏捷成像几何定位精度的内外因素和作用机制，在遥感器的全生命周期内发挥着不可或缺的作用，具有十分重要的应用价值。遥感卫星敏捷成像序列影像仿真可以在敏捷卫星系统论证阶段进行有针对性的任务分析、流程仿真及参数设计，可在卫星投产之前对其整体性能进行预估，以确定成像的几何定位精度是否满足应用需求，尽早发现并改进设计中存在的不足，从而达到提高研制水平、缩短研制周期、节约研制成本的目的。

因此，有必要建立一套遥感卫星敏捷成像仿真系统，实现敏捷成像序列影像仿真、实现仿真多种误差因素耦合的卫星综合运动下的成像过程并评价其几何定位精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何针对遥感卫星敏捷成像模式，在系统设计阶段根据卫星平台设计参数及应用需求，设计一套自动计算姿态机动、模拟敏捷卫星综合运动条件下序列影像生成的仿真系统，并对由于卫星运动造成的几何定位精度下降进行了定量评估，从而指导卫星及载荷设计方提出符合应用需求的卫星平台及载荷的合理化指标设计。

一个方面，本发明提供了一种卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，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。

进一步地，该方法还包括：根据卫星飞行轨迹和成像区域范围，自动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。

进一步地，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：