[发明专利]光学遥感卫星自主几何定标成像规划方法及系统

说明书

本发明在定标模型参数可确定性分析的基础上，提出了一种面向线阵和面阵高分辨率光学遥感卫星的成像规划方法，确定了线阵载荷和面阵载荷自主几何定标影像的重叠规则，并提出了根据卫星载荷的设计结构，计算卫星的机动角度和机动时间的方法，进而实现卫星自主几何定标的成像规划。本方法提出的影像重叠规则不但可使基于通用指向角模型的定标模型参数可确定，并能保证其较高的理论估计精度。此外，本方法获取重叠影像时间间隔最短，有利于保证重叠影像外部几何基准的一致性，使得自主几何定标无需再引入额外的控制条件来配准重叠影像不一致的外部几何误差，确保自主几何定标可真正的摆脱对物方平面约束条件的依赖。

技术领域

本发明属于光学卫星遥感影像几何处理领域，涉及一种光学遥感卫星自主几何定标成像规划方法及系统。

背景技术

在轨几何定标是改正光学遥感卫星成像模型中系统性几何误差，提高卫星影像几何精度的必要手段。传统的在轨几何定标方法因其对地面定标数据的依赖，越来越无法满足空间分辨率不断提高的光学遥感卫星在轨定标的精度和时效性需求。利用重叠影像间的自约束，仅在地形的辅助下实现光学遥感卫星相机的自主几何检校，可摆脱传统的在轨几何定标方法对定标场数据的依赖，有望成为解决高分辨率光学遥感卫星在轨几何定标难题的可行方法。然而，并不是任意重叠影像均用于在轨自主几何定标，不但影像间要满足一定的重叠规则、对影像间的重叠度、成像角度和成像时间窗口都具有严格的要求。因此，如何在轨获取满足自主几何定标要求的影像数据是实现高精度在轨自主几何定标的关键。

发明内容

本发明所要解决的问题是高分辨率光学卫星遥感影像高精度几何定位的关键问题。为了实现有效的在轨自主几何定标，并保证定标的精度和可靠性，本发明在定标模型参数可确定性分析的基础上，提出一种面向线阵和面阵高分辨率光学遥感卫星的成像规划方法，确定了线阵载荷和面阵载荷自主几何定标影像的重叠规则，并提出了根据卫星载荷的设计结构，计算卫星的机动角度和机动时间的方法，进而实现卫星自主几何定标的成像规划。本方法提出的影像重叠规则不但可使基于通用指向角模型的定标模型参数可确定，并能保证其较高的理论估计精度。此外，本方法获取重叠影像时间间隔最短，有利于保证重叠影像外部几何基准的一致性，使得自主几何定标无需再引入额外的控制条件来配准重叠影像不一致的外部几何误差，确保自主几何定标可真正的摆脱对物方平面约束条件的依赖。

本发明的技术方案为一种光学遥感卫星自主几何定标成像规划方法，包含以下步骤：

步骤1，根据多项式拟合的指向角模型的参数可确定性，设计线阵光学遥感卫星和面阵光学遥感卫星自主几何定标的成像重叠规则(其中线阵为两次成像，面阵为三次成像)，并确定该规则下，利用卫星的敏捷机动能力，获取重叠影像。

步骤2，基于预定几何定标精度，计算卫星拍摄重叠影像时可倾斜的最大成像角度。

步骤3，推导卫星沿轨方向的成像角度和卫星最大机动时间的关系，在最大成像角度和卫星机动能力的约束下，分别针对线阵卫星和面阵卫星确定其获取重叠影像时卫星的机动时间和沿轨方向的成像角度。

步骤4，根据选定的定标区位置，机动时间、沿轨方向成像角度以及卫星影像地面重叠关系，分别计算线阵卫星和面阵卫星获取重叠影像时在垂轨方向所需机动的姿态角度。

步骤5，基于上述成像模式、机动时间和成像角度，基于卫星的敏捷机动能力，获取重叠影像，用于后续的在轨自主几何定标处理。

进一步的，步骤1中线阵光学遥感卫星重叠成像规则如下；