[发明专利]顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法

权利要求书

1.顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对于任意时刻t获取的像点p，根据成像时刻t的时间计算轨道参数和姿态参数，其中轨道参数包括成像时刻卫星GPS天线在WGS84地心直角坐标系下的位置矢量和速度矢量，姿态参数为成像时刻在J2000协议空间固定惯性坐标系统中的四元数姿态(q₀,q₁,q₂,q₃)；

步骤2，根据成像时间计算WGS84地心直角坐标系到J2000坐标系的变换矩阵根据四元数姿态计算从J2000坐标系到卫星本体坐标系的变换矩阵根据相机安装角计算从卫星本体坐标系到相机坐标系的变换矩阵

步骤3，根据卫星真实光线传播向量与理论传播向量之间的共面关系建立光行差θ的改正矩阵R_Aber，包括如下子步骤，

步骤3.1，解算旋转轴向量，

假设卫星在S位置时的速度矢量V＝(v_x,v_y,x_z)，卫星运行到在S位置时GPS天线相位中心在WGS84坐标系下的坐标为(X_gps,Y_gps,Z_gps)，P点在WGS84坐标系下的位置坐标为(X_g,Y_g,Z_g)，则理论传播向量此时的旋转向量为n，

步骤3.2，根据光行差θ和旋转向量n计算变换四元数(p₀,p₁,p₂,p₃)，

其中，光行差θ指真实的光线传播路线与理论传播路线的夹角；

步骤3.,3，根据步骤3.2解算的四元数计算改正矩阵R_Aber：

步骤4，利用步骤3中的改正矩阵建立像方位置和物方位置之间的对应关系，构建顾及光行差改正的严格几何成像模型，

其中，(x,y,z)为像方位置在相机坐标系下的坐标，λ为缩放系数，(X_g,Y_g,Z_g)与(X_gps,Y_gps,Z_gps)分别表示像点对应的物方点及GPS天线相位中心在WGS84坐标系下的坐标，(X_gps,Y_gps,Z_gps)由卫星上搭载的GPS获取；分别由步骤2计算获得，(B_X,B_Y,B_Z)_body代表从传感器投影中心到GPS天线相位中心的偏心矢量在卫星本体坐标系下的坐标，R_Aber为步骤3解算得到的改正矩阵。

2.如权利要求1所述的顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法，其特征在于：所述步骤2的实现方式如下，

步骤2.1，变换矩阵的确定，WGS84地心直角坐标系变换到J2000坐标系需要经过三次改正，即岁差和章动、地球自转以及极移，因此需要经过三个矩阵变换，具体如下，

式中，t指时刻，PN(t)为岁差和章动矩阵，R(t)为地球自转矩阵，W(t)为极移矩阵；

步骤2.2，根据成像时刻的四元数姿态(q₀,q₁,q₂,q₃)，可得到J2000到卫星本体的变换矩阵

步骤2.3，根据相机安装角(α,β,γ)计算从星本体坐标系到相机坐标系的变换矩阵

其中，安装角(α,β,γ)通过在轨几何标定方法获得。

3.如权利要求1或2所述的顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法，其特征在于：所述步骤1中通过采用拉格朗日内插的方法从相邻四个时刻的轨道参数内插成像时刻的轨道参数。

4.如权利要求1或2所述的顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法，其特征在于：所述步骤1中先通过采用拉格朗日内插得到四元数姿态参数中的任意三个数，然后根据四元数模为1的条件求得第四个数。