[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

说明书

本发明提供一种卫星飞行运动导致的成像视线偏移改正方法，包括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，建立卫星影像几何成像模型，成像视线所对应目标点物方坐标改正，建立传感器像点坐标与对应目标点物方坐标的微分关系，成像视线所对应像点坐标改正。本发明给出了成像过程中卫星飞行运动导致的成像视线偏移改正技术方案，该方案可以直接对像点坐标进行改正，也可以在物方坐标已知时直接对目标点地面坐标加以改正。该方案可以用于对任意时刻任意像点或目标点的坐标改正，使用非常灵活方便。本发明能够适用于高分辨率卫星影像的几何成像模型中系统误差改正，以提高直接定位精度。

技术领域

本发明隶属于遥感技术领域，特别涉及卫星飞行运动导致的成像视线偏移改正方法及系统。

背景技术

由于卫星绕地球的飞行运动，导致其所搭载之传感器观测或者记录的目标地物位置与其真实位置存在偏差，这项误差类似于天文观测的光行差或者光行时延迟(lightaberration or light-time delay)。光行差表达了由于地球自转及公转速度导致地面观测者观测到的天体方向随观测位置及时间的变化，光行差大小和天体运动以及天体至观测者的距离(一般以光年为单位计量且难以准确得到)无关。光行时延迟表达了光线从天体到达地面观测者过程中天体运动所导致其观测位置与真位置之间的偏差，其大小与天体运动速度以及天体至观测者的距离有关，但是不考虑观测者的运动(地面观测者随地球自转及公转)。光行差一般用于恒星观测方向偏差改正，而光行时延迟一般用于行星的观测位置误差改正。

卫星成像过程中卫星飞行运动导致的视线偏移可以简单理解为，目标地物反射的光线以光速到达传感器的时间内卫星位置相对于地面坐标系也以其相对飞行速度发生了改变，其大小和方向与卫星飞行运动速度以及目标地物至传感器的距离有关。基于电磁波(光线)以直线传播的假设可以建立目标点、像点及投影中心三点位于一条空间直线上的共线方程，卫星影像几何成像模型一般以此为基础建立。由于光速有限及成像过程中卫星绕地球的飞行运动导致动态环境下共线方程不再严格成立，为了提高卫星影像几何定位精度，对这一模型误差进行改正是非常必要的。发明专利CN1017689064A(顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法)通过在几何成像模型中增加光行差旋转矩阵的方法对这项误差进行改正，该专利说明书中并未给出附加旋转矩阵(光行差旋转矩阵)建立所需要的光行差(方向偏移角)如何得到，而且在现有软件中应用该方法也不够方便。本发明给出了一种通过直接改正像点坐标或目标点物方坐标以实现该模型误差改正的新方法。

发明内容

本发明的目的是通过改正卫星在成像过程中卫星飞行运动导致的视线偏移以提高卫星影像直接定位精度。

为了达到此目的，本发明提供的技术方案提供一种卫星飞行运动导致的成像视线偏移改正方法，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；

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；

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。

而且，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，