[发明专利]一种基于恒星拍摄的珞珈一号相机-星敏安装标定方法

说明书

本发明公开了一种基于恒星拍摄的珞珈一号相机‑星敏安装标定方法，包括：步骤1，利用相机和星敏同时拍摄的星图提取恒星星点的坐标；步骤2，恒星在天球坐标系中的位置的提取；步骤3，星敏和相机在各自的惯性系下的姿态确定；步骤4，利用最小二乘法标定星敏‑相机之间的夹角。本发明顾及高精度地面控制点难以获取以及较难实现高频次相机‑星敏夹角的标定的发展现状，提出了无需地面控制点的相机‑星敏夹角标定方法，并以珞珈一号01星真实在轨数据为基础进行实验证明该方法的有效性，保证了珞珈一号01星无控地面定位精度。

技术领域

本发明涉及星载光学夜间灯光影像无控定位技术领域，具体涉及一种基于恒星拍摄的珞珈一号相机-星敏安装标定方法。

背景技术

卫星在发射过程中释放的应力，卫星在在轨后物理环境的改变，都会致使相机-星敏夹角会发生变化，影响卫星影像的定位精度。故在卫星影像投入实际应用前，需要对相机-星敏夹角进行标定，以提高卫星影像定位精度。

目前，国内外已经开展了在轨几何定标研究，如在轨精确标定相机-星敏夹角的研究。此外，各国多采用利用地面高精度控制点的方式来进行相机-星敏夹角标定。但精度地面控制点的获取不仅耗费大量的人力物力，其质量也是影响卫星影像相机-星敏夹角标定的重要因素，因此克服对地面控制点的依赖，提出无需地面控制点的相机-星敏夹角标定方法具有重要的意义。

本申请发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术的方法，至少存在如下技术问题：

相机-星敏夹角会随着季节光照变化等因素的影响而出现长周期的持续变化，致使单次定标无法真的保证卫星影像的无控定位精度。为保证卫星影像的无控定位精度，需要对在轨卫星开展长周期的高频次定标，但高精度控制点获取的频次、质量和数量等问题是影响该方法质量的关键因素。而对于像珞珈一号卫星等夜晚成像且敏捷机动性较差的卫星夜光影像，控制数据更为缺乏，难以通过传统方法实现高频次的定标，来提高卫星无控定位精度。

综上可知，现有技术中需要获取高精度地面控制点导致标定较为复杂的技术问题。

发明内容

本发明提出一种基于恒星拍摄的珞珈一号相机-星敏安装标定方法，用于解决或者至少部分解决现有技术中需要获取高精度地面控制点导致的标定较为复杂的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于恒星拍摄的珞珈一号相机-星敏安装标定方法，包括：

S1：从利用相机和星敏同时拍摄的星图中提取恒星星点的位置坐标；

S2：根据提取出的位置坐标，通过星图识别和修正得到恒星在J2000坐标系下的位置；

S3：根据恒星在J2000坐标系下的位置，求取星敏和相机分别在J2000坐标系下的姿态；

S4：根据星敏和相机分别在J2000坐标系下的姿态，对星敏-相机之间的夹角进行标定。

在一种实施方式中，S1包括：

S1.1：采用对拍摄时段获取的多帧星图进行累加求平均值的方法提取背景噪声，并去除背景噪声，设包含星点的卫星图像亮度值表示为f(x,y)，则k景星图提取的背景噪声B(x,y)为：

S1.2：对步骤S1.1获取的去除背景噪声的星点影像，利用图像阈值分割方法，进行图形背景分割：设t为背景阈值，按照下式原始图像进行阈值分割，得到阈值化处理后的图像F(x,y)，

S1.3：根据步骤1.2中阈值化处理后的图像中属于同一颗星点的像素，通过连通域标记可获得亮度初始位置信息和结束位置信息：(m₁,n₁),(m₂,n₂)；