[发明专利]星地联合的面阵成像遥感卫星全自主几何定标方法及系统

权利要求书

1.星地联合的面阵成像遥感卫星全自主几何定标方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，当卫星运行到太阳阴影区时，利用卫星的敏捷机动能力，对合适的天区进行拍摄，获取恒星星图数据，并在导航星表的辅助下，提取恒星作为外定标观测值；

步骤2，基于恒星观测向量和卫星载荷视线指向向量的共线关系建立面阵相机对天观测的几何成像模型，通过在模型中引入广义的相机安装角建立外定标模型；

步骤3，基于序列恒星观测值，采用最小二乘方法迭代解算外定标参数；

步骤4，当卫星运行到同一圈的太阳阳照面时，利用卫星的机动能力在短时间内获取待标定相机拍摄的同一地区三次覆盖的影像，两次重叠中行列两个方向重叠度的比值应不同，并从影像的重叠区域匹配密集的同名点，作为内定标解算的观测值；

步骤5，基于像点、物点和投影中心三点共线关系建立面阵相机对地观测的几何成像模型，通过在模型中引入二元多项式拟合的指向角模型建立内定标模型；

步骤6，在外定标的基础上，基于同名像点的共面约束条件，在参考DSM的约束下，采用多片CMOS高阶模型参数和常数项分片优化的方法解算内定标参数；

步骤7，在内定标解算参数的基础上，重复步骤2-3，重新进行外定标解算，进而得到内外定标结果。

2.如权利要求1所述的星地联合的面阵成像遥感卫星全自主几何定标方法，其特征在于：步骤1中当卫星运动到阴影区时，执行地相机的对天观测，由于不同的天区包含的星数以及恒星星分布情况均有所不同，在进行对天观测时需要考虑天区内恒星的观测情况；对全天区依据相机视场角划分网格，根据相机的敏感度选择天区内恒星成像情况和分布情况均最佳的天区作为观测天区，调整卫星姿态，对该天区成像，获取序列观星影像数据。

在导航星表的辅助下，通过影像去噪、二值化、边缘提取与质心拟合等图像处理方法提取精确的恒星观测值，得到每个恒星的赤经α和赤纬δ。

3.如权利要求2所述的星地联合的面阵成像遥感卫星全自主几何定标方法，其特征在于：步骤2的具体实现方式如下；

恒星观测值在天球坐标系下的观测向量为v_star＝(cosαcosδ,sinαcosδ,sinδ)^T，进而基于恒星观测向量和卫星相机视向量的共线关系，建立面阵光学卫星影像对天成像的严格几何成像模型，如下式：

其中，α和δ为恒星点的赤经和赤纬，和为像点在行列两个方向的指向角，μ为缩放系数；为J2000坐标系到卫星本体坐标系的旋转矩阵，由星敏、陀螺通过组合定姿得到；R_Aber为光行差改正矩阵，该矩阵可根据光行差θ和旋转向量n计算的变换四元数P＝(p₀,p₁,p₂,p₃)确定：

其中，θ＝v·sinβ/c，v为卫星运行速度，c为光速，β为恒星方向向量v_star与卫星运行方向向量v_sat的夹角。

构建的外定标模型如公式(4)所示，代表从卫星本体坐标系到相机坐标系的广义旋转矩阵，将所有的外方位元素误差统一纳入到该矩阵中进行补偿，该矩阵由三个相机安装角确定，具体如下式：