[发明专利]一种摆扫大幅宽光学卫星精准处理方法

说明书

本发明公开一种摆扫大幅宽光学卫星精准处理方法，根据所述摆扫大幅宽卫星观测数据、内部与外部定标参数，一方面分析其扫描机构机理，进而基于所述扫描机构机理确定感应同步器测量值正负对应关系，建立扫描机构与卫星本体的转换关系，得到转换矩阵，另一方面，通过推演其成像过程，以实现轨道参数及姿态参数建模，并计算成像时刻姿轨参数，根据所述转换矩阵及成像时刻姿轨参数，构建精准处理几何模型，然后通过构建RFM模型，将所述精准处理几何模型进行等效几何模型转换并计算RPCs参数，得到所述摆扫大幅宽光学卫星的摆扫分布成像过程的等效几何成像模型，实现每帧对地观测影像的精准处理。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种摆扫大幅宽光学卫星精准处理方法。

背景技术

高分光学遥感卫星作为获取空间信息重要手段，在自然资源监测、军事侦察以及测绘等领域发挥重要作用。以往光学遥感卫星主要采用常规线阵CCD推扫的方式，且为提高对地观测影像幅宽范围，主要通过增加物理器件CCD或者相机载荷数量，采用光学拼接或者非共线CCD拼接、双相机拼接等视场拼接方式获取较大范围整体影像。

随着光学载荷成像模式多元化发展，摆扫面阵光学载荷成为获取大幅宽影像的重要观测手段，其能够在不增加探测器数量情况下，通过内部机构一维多步扫描，增加对地观测视场大小，从而实现减小载荷体积、质量、功耗与研制成本，有效提高卫星对地观测时间分辨率的效果。常见的面阵摆扫大幅宽光学卫星相机载荷包含可见光、中波红外和长波红外三个通道，其通过摆镜扫描机构垂轨方向8步摆扫可获取120Km幅宽的三通道影像，具备全天时遥感数据获取能力。

相比于以往常规线阵推扫成像以及面阵成像模式，摆扫大幅宽光学卫星采用卫星姿态机动凝扫与摆扫机构相结合多自由度方式进行影像数据获取，该模式导致卫星成像过程姿态模型非线性化程度高，成像机理复杂，且几何模型自由度高，因此，摆扫大幅宽光学卫星高精度几何成像模型构建以及精准处理较为复杂，目前尚未有相关研究给出合适的方法，这就使得摆扫大幅宽光学卫星的后续影像拼接、融合与分类监测应用较难实现。

发明内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种摆扫大幅宽光学卫星精准处理方法，通过构建所述摆扫大幅宽光学卫星的摆扫分布成像过程的等效几何成像模型，实现每帧对地观测影像的精准处理，包括：

确定所述摆扫大幅宽光学卫星分步成像过程对应的等效转换矩阵，包括相机载荷与扫描机构之间的转换矩阵、扫描机构与卫星本体之间的转换矩阵以及卫星本体与物方空间之间的转换矩阵；

获取成像时刻的轨道与姿态参数；

基于所述等效转换矩阵以及所述成像时刻的轨道与姿态参数，构建所述摆扫大幅宽光学卫星的精准处理几何模型；以及

对所述精准处理几何模型进行等效拟合。

进一步地，所述等效几何成像模型的参数包括卫星轨道、卫星成像姿态、成像时刻、相机内部标定参数以及不同载荷之间安装参数。

进一步地，所述精准处理几何模型采用拉格朗日多项式进行建模得到。

进一步地，所述相机载荷与扫描机构之间的转换矩阵为固定值，通过相机载荷与卫星本体安装参数确定。

进一步地，所述扫描机构与卫星本体之间转换矩阵通过感应同步器测量参数确定：定义沿着卫星飞行方向，感应同步器顺时针成像记录角度为负值，逆时针成像记录角度为正值，星下点成像角度为零，则可得到成像时刻t时的扫描机构与卫星本体之间转换矩阵。

进一步地，所述姿态参数建模采用滑动窗口拟合多项式进行。

进一步地，采用有理函数模型RFM等效拟合所述摆扫大幅宽光学卫星精准处理几何模型。

进一步地，所述RFM模型的有理多项式系数RPCs的计算包括：

对每帧影像建立全局虚拟格网；