[发明专利]基于视频卫星的地面运动目标测量方法及其装置

权利要求书

1.一种基于视频卫星的地面运动目标测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：实时求解地球固定坐标系下的目标视线；

步骤S200：实时求解目标视线与地球椭球面交点的经纬度；

步骤S300：采用卡尔曼滤波器，将所述交点的经纬度作为目标观测方程的输入，得到在第k帧视频图像中所述运动目标的运动速度和所述运动目标的地球坐标；

所述步骤S100中包括以下步骤：

步骤S110：定义坐标系，所述坐标系包括：地球惯性坐标系O_i-X_iY_iZ_i、地球固定坐标系O_e-X_eY_eZ_e、卫星本体坐标系为O_b-X_bY_bZ_b、像素坐标系I-xy、摄像机坐标系为O_c-X_cY_cZ_c；

步骤S120：根据所述运动目标在像素坐标系中的坐标，得到惯性系下目标视线方向，如下公式所示：

其中，是摄像机坐标系相对卫星本体坐标系的姿态矩阵，为卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态矩阵，ρ^c为摄像机坐标系下目标视线方向，为惯性系X轴上的目标视线方向分量；为惯性系Y轴上的目标视线方向分量；为惯性系Z轴上的目标视线方向分量；

步骤S130：将所述惯性系下目标视线方向ρⁱ转换成地球固定坐标系下的目标视线方向ρ^e，如下公式所示：

其中，为地球惯性坐标系到地球固定坐标系的变换矩阵，为地球固定坐标系X轴上的目标视线方向分量；为地球固定坐标系Y轴上的目标视线方向分量；为地球固定坐标系Z轴上的目标视线方向分量。

2.根据权利要求1所述的基于视频卫星的地面运动目标测量方法，其特征在于，所述地球惯性坐标系到地球固定坐标系的变换矩阵R_i^e按下式计算：

其中，τ_g为格林威治真恒星时角。

3.根据权利要求1所述的基于视频卫星的地面运动目标测量方法，其特征在于，所述步骤S200包括以下步骤：

计算所述目标视线与地球椭球面交点，即目标在地球固定坐标系下的坐标，并根据所述交点计算所述运动目标在地球表面的经度和纬度。

4.根据权利要求3所述的基于视频卫星的地面运动目标测量方法，其特征在于，所述步骤S200包括以下步骤：

当得到目标视线与椭球面交点的大地经纬度(L,B)，由已有的测绘信息得到该点大地高h，当h100m不可忽略时，设当地平均大地高为H₀，根据点P₂的“经纬高”坐标(L,B,H₀)求解该点的直角坐标(x₀,y₀,z₀)；

由(x₀，y₀，z₀)求解过P₂且与地球椭球形状相同的大椭球的长轴和短轴；

求解目标视线与所述大椭球的交点P^*，以P^*作为目标在地球固定坐标系下的坐标。