[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

说明书

本申请公开了一种基于视频卫星的地面运动目标测量方法及其装置，该方法包括以下步骤：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。该方法利用卡尔曼滤波器对视频卫星结果进行处理得到地面运动目标的位置与速度。本申请的又一方面还提供了基于视频卫星的地面运动目标测量装置。

技术领域

本申请属于运动目标测量领域，涉及航天航空领域的运动目标测量方法，具体为一种基于视频卫星的地面运动目标测量方法及其装置。

背景技术

视频小卫星是一种采用视频成像、视频数据实时传输、人在回路交互式操作工作方式的新型天基信息获取类微小卫星，与传统的对地观测卫星相比，其最大的特点是可以对某一敏感区域进行“凝视”观测，获取目标区域连续的视频图像信息。视频图像比静止单幅图像包含更多信息，视频摄像机相对于现有推扫式相机，增加了一个时间维度的信息，能够探测到动态事件的发生，获取目标的动态过程信息，并可以基于视频图像中的序列图像进行图像重构获得更高分辨率的图像，为抗灾救灾、战时监控、计划决策提供第一手资料。

传统遥感卫星只能获得地面目标的一景图像，通过求解目标视线与地球表面交点确定目标位置时容易受到外界因素干扰，误差较大，且无法确定目标的速度信息。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种基于视频卫星的地面运动目标测量方法，该方法利用卡尔曼滤波器对视频卫星观测结果进行处理得到地面运动目标的位置与速度。

参见图6，所述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。

此处得到的第k帧视频图像中运动速度和所述运动目标的地球坐标即为所述运动目标的状态估计。卡尔曼滤波用于对目标的运动状态得出最优估计。本申请提供的方法通过采用卡尔曼滤波法对视频卫星获取的视频图像中，运动目标的地球坐标进行获取后，根据该地球坐标采用卡尔曼滤波器预测下一帧图像中运动目标的位置，从而能准确获取运动目标的位置及其运动速度。

本领域技术人员，可根据需要选取各类现有方法，获取地面运动目标图像在像平面中的坐标，例如按CN201810111223.3中公开方法进行处理，即可通过视频卫星获得地面运动目标的图像定位。

可选地，所述步骤S100中包括以下步骤：

步骤S110：定义坐标系；

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；

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。

可选地，所述坐标系包括地球惯性坐标系O_i-X_iY_iZ_i(简称惯性系)、地球固定坐标系O_e-X_eY_eZ_e、卫星本体坐标系O_b-X_bY_bZ_b、像素坐标系I-xy、摄像机坐标系O_c-X_cY_cZ_c。