[发明专利]一种地球静止轨道光学相机热变形误差修正方法

说明书

本发明公开一种地球静止轨道光学相机热变形误差修正方法，方法步骤如下：(1)获取连续周期内静止轨道光学相机热变形定位误差的观测值；(2)采用数学模型对误差观测值随时间的变化规律进行拟合；(3)采用第n+1天的误差数据解算第1，2，...，n天的误差拟合模型构成的修正模型的权系数；(4)将(3)获得的权系数应用到第2，3，...，n+1天的误差拟合模型上，得到第n+2天的误差修正模型；(5)由第n+2天的误差观测值减去误差修正模型预测值，得到修正后的定位误差值。本发明能够有效地修正热变形引起的静止轨道光学相机定位误差，具有设计合理、精度高、成本低、使用方便等特点，可在高精度遥感卫星几何定位领域应用推广。

技术领域

本发明属于空间卫星定位技术领域，尤其涉及一种地球静止轨道光学相机空间热变形定位误差修正方法。

背景技术

由于时间分辨率高、观测范围广且能够实现特定区域凝视成像的特点，静止轨道遥感相机已广泛应用于对地观测和空间监视等领域。受卫星发射时的冲击、振动变形和太阳入射角变化引起的热变形影响，高轨遥感相机的几何定位模型将发生改变，从而影响相机最终的定位精度。因此，往往需要再次对相机进行在轨标定。

受轨道高度影响，地球静止轨道卫星周围温度场变化可达±12度，由其导致的空间热变形将对相机几何定位精度产生重要影响。目前空间热变形定位误差多采用解算安装角变化量的方法来修正，该方法涉及最低观测星等、待观测恒星及成像仪凝视观测位置等指标的选取，虽能达到一定的精度但计算复杂、稳定性一般(非专利参考文献1和2)。目前的高轨卫星多采用规避的方法来避免太阳辐射对望远镜内部，尤其是对主镜的影响。如高分4号卫星采用关机规避的方法，一天工作8小时，以此控制卫星周围热环境波动不超过0.5K，从而减小空间热变形引起的定位误差(非专利参考文献3)。GOES-R卫星使其陀螺仪和星敏感器指向赤道面外±30度方向来避免直接的太阳辐射，以此减小空间热变形对指向精度的影响(非专利参考文献4和5)。综上可知，关机规避的方法虽可在一定程度上减小空间热变形对定位精度的影响，但不可避免地缩短了卫星的工作时间，这将难以满足高轨卫星长期连续观测的需求。

非专利参考文献1:Guo Qiang,Xian Di.On-Orbit Modification of PointingError for Imager in Geostationary Satellite Based on Star Sensing[J].ActaOptica Sinica,2009,29(9):2413-2420.

非专利参考文献2：钱勇,南树军,李卿.基于图像运动补偿轨道运动和热变形对载荷成像的影响分析[J].上海航天,2008,25(3):51-55.

非专利参考文献3：Wang M,Cheng Y,Chang X,et al.On-orbit geometriccalibration and geometric quality assessment for the high-resolutiongeostationary optical satellite GaoFen4[J].Isprs Journal of PhotogrammetryRemote Sensing,2017,125:63-77.

非专利参考文献4：Chapel J,Stancliffe D,Bevacqua T,et al.Guidance,navigation,and control performance for the GOES-R spacecraft[J].Ceas SpaceJournal,2015,7(2):87-104.

非专利参考文献5：Fiorello J L J,Oh I H,Kelly K A,et al.GOES I/M imagenavigation and registration[C]//Flight Mechanics/Estimation Theory Symposium,1989.Flight Mechanics/Estimation Theory Symposium, 1989,1989:129-147.