[发明专利]卫星飞行运动导致的成像视线偏移改正方法及系统

权利要求书

1.一种卫星飞行运动导致的成像视线偏移改正方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1，建立地面观测者及卫星传感器对同一目标点观测结果间的转换关系；

步骤2，建立卫星影像几何成像模型；

步骤3，根据步骤1所得转换关系，实现成像视线所对应目标点物方坐标改正；

实现方式如下，

设物方点反射的光线以光速c经过时间dt在时刻t到达卫星位置S(t)，并以该时刻对应的传感器姿态成像于相应的像点，由像点和该时刻对应的传感器瞬时位置及姿态构成的成像光线与物方点P共线；

成像过程中像点所对应的物方点是反射该成像光线的点，由于卫星和地面的相对运动，该物方点以速度-v相对于卫星平台移动到了位置P’；

由步骤1所得空间一点在地球坐标系下观测到的坐标[X,Y,Z]及其在卫星平台上观测到的坐标[X_sat,Y_sat,Z_sat]之间的转换关系，得到成像视线所对应目标点由卫星传感器所观测到的物方坐标改正量[ΔX,ΔY,ΔZ]如下，

其中，[X_s,Y_s,Z_s]为卫星传感器在地球坐标系下的坐标，v_x,v_y,v_z是卫星平台飞行运动在地心直角坐标系下的速度分量，K为目标点到投影中心的距离，c为光速；

步骤4，根据步骤2所得卫星影像几何成像模型，建立传感器像点坐标与对应目标点物方坐标的微分关系；

实现方式如下，

对步骤2所得卫星影像几何成像模型做微分得到下式，

其中，K为目标点到投影中心的距离，k为像点所构成的视线矢量长度，(s,l)是像点坐标，(x₀,y₀)是像主点坐标，f是等效主距；R_o(l)是卫星轨道坐标系在地心直角坐标系下的瞬时姿态矩阵，R_s(l)是传感器在轨道参考坐标系下的姿态矩阵；

步骤5，根据步骤3和步骤4所得结果，进行成像视线所对应像点坐标改正。

2.根据权利要求1所述卫星飞行运动导致的成像视线偏移改正方法，其特征在于：步骤1实现方式如下，

假设卫星平台观测坐标系方向与地球上的观测坐标系方向一致，根据伽利略变换及几何关系，空间一点在地球坐标系下观测到的坐标[X,Y,Z]及其在卫星平台上观测到的坐标[X_sat,Y_sat,Z_sat]满足如下变换关系，

其中，[X_s,Y_s,Z_s]为卫星传感器在地球坐标系下的坐标，v_x,v_y,v_z是卫星平台飞行运动在地心直角坐标系下的速度分量，dt为物方点反射的光线以光速到达卫星位置所需要的时间。

3.根据权利要求2所述卫星飞行运动导致的成像视线偏移改正方法，其特征在于：步骤2实现方式如下，

从地球坐标系中选择地心直角坐标系作为物方坐标系，影像中任一扫描行对应之成像几何表达为瞬时投影中心、影像像点及其对应目标点三者的共线条件方程，卫星影像理想几何成像模型的形式表示为：

其中，(s,l)是像点坐标，(x₀,y₀)是像主点坐标，f是等效主距；[X,Y,Z]此时是目标点在地心直角坐标系下的坐标，[X_s(l),Y_s(l),Z_s(l)]是扫描行l对应时刻的投影中心瞬时位置在地心直角坐标系下的坐标；R_o(l)是卫星轨道坐标系在地心直角坐标系下的瞬时姿态矩阵，R_s(l)是传感器在轨道参考坐标系下的姿态矩阵；λ是一个比例系数，等于成像视线矢量在物方空间坐标系的长度与像方空间坐标系长度之比。