[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

说明书

本发明提供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，包括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；基于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；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；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；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。

技术领域

本发明属于遥感影像处理领域，涉及基于严格几何成像模型的带摆镜光学遥感卫星定位方法。

背景技术

随着我国航天科技的发展，光学卫星成像的模式同样日新月异，一种带摆镜的光学遥感卫星在今年得到了发展，这种卫星通过在镜头前放置一个可转动的摆镜，使得卫星无需转动载荷或进行整星姿态机动即可使得卫星具有较高的敏捷能力，实现对地目标的快速监测，非常适用于一些需要大范围快速监测的预警卫星。

严格几何成像模型是光学卫星一切几何处理的基础，严格几何成像模型构建的精度直接影响后续卫星影像的精度，在卫星影像的处理中具有极其重要的地位。传统的无摆镜的光学卫星是基于像点、投影中心和物点的三点共线的关系建立严格几何成像模型，但对于带摆镜的光学遥感卫星，摆镜的反射会造成三点非共线，像方向量和物方向量之间存在一定的夹角，为成像模型的构建带来一定的困难，在处理中若仍利用传统的共线方程进行处理则会引入一个镜像的误差，造成后续处理中的一些列问题。

针对现有技术对于带摆镜光学遥感卫星不适用的问题，本领域亟待提出新的技术方案。

发明内容

本发明为解决现有技术对于带摆镜光学遥感卫星不适用的问题，提出一种新的基于严格几何成像模型的带摆镜光学遥感卫星定位方法。

本发明的技术方案提供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，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。

而且，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；