[发明专利]基于严格几何成像模型的带摆镜光学遥感卫星定位方法

权利要求书

1.一种基于严格几何成像模型的带摆镜光学遥感卫星定位方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，利用在卫星成像参数中获取的像方向量和物方向量及摆镜的摆角，解算物方向量和像方向量之间的变换矩阵，作为摆镜矩阵；

步骤2，基于步骤1所得摆镜矩阵的成像关系进行扩展，引入成像过程中相关坐标系统的变换矩阵，构建像点、物点以及投影中心三者之间的严格几何关系，进而构建带摆镜光学遥感卫星严格几何成像模型；

步骤3，在带摆镜光学遥感卫星严格几何成像模型基础上，建立用于定位参数解算的平差模型；

步骤4，在平差模型基础上通过线性化建立物方平面坐标解算的误差方程，并利用最小二乘优化方法迭代解算物方坐标改正数，并更新坐标值；

步骤5，在参考DSM约束下迭代解算物方平面坐标，直到坐标值趋于稳定，获得定位结果；

步骤1的实现包括以下子步骤，

1)解算旋转轴向量，实现如下，

根据像方空间向量v在相机坐标系下的坐标为(x,y,z)，物方空间向量V在WGS84坐标系下的坐标为(X_g-X_gps,Y_g-Y_gps,Z_g-Z_gps)，其中，(X_g,Y_g,Z_g)表示像点对应的物方点在WGS84坐标系下的直角坐标，(X_gps,Y_gps,Z_gps)表示GPS天线相位中心在WGS84坐标系下的坐标，由卫星上搭载的GPS获取；

首先将像方空间向量v和物方空间向量V分别变换到卫星本体坐标系下，得到向量v_Body和V_Body；

然后，利用变换后在卫星本体坐标系下的像方向量v_Body和物方向量V_Body的向量叉乘计算单位旋转向量n；

2)解算变换四元数，实现如下，

根据旋转角θ和单位旋转向量n计算用于确定变换矩阵的变换四元数Q＝(q₀,q₁,q₂,q₃)如下，

3)解算变换矩阵，实现如下

根据解算的四元数计算变换矩阵R_mirror，

将R_mirror作为摆镜矩阵。

2.根据权利要求1所述基于严格几何成像模型的带摆镜光学遥感卫星定位方法，其特征在于：步骤2中构建带摆镜光学遥感卫星严格几何成像模型实现如下，

其中，μ表示缩放系数，(X_g,Y_g,Z_g)对应的是物方点在WGS84坐标系下的直角坐标，分别代表WGS84坐标系到J2000坐标系的旋转矩阵、J2000坐标系到卫星本体坐标系的旋转矩阵以及从卫星本体坐标系到相机坐标系的旋转矩阵。

3.根据权利要求2所述基于严格几何成像模型的带摆镜光学遥感卫星定位方法，其特征在于：步骤3中建立用于定位参数解算的平差模型实现如下，

首先，设中间变量和如下，

然后，构建用于最小二乘平差解算的平差方程(G_x,G_y)，