[发明专利]基于星空的遥感卫星相机视轴与星敏光轴夹角在轨标定方法

权利要求书

1.基于星空的遥感卫星相机视轴与星敏光轴夹角在轨标定方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、卫星进行姿态机动，使相机与星敏的视场同时指向星空；

S2、采用相机与星敏同时对星空进行连续拍摄成像，获取星空影像；

S3、对相机和星敏感器对星空拍摄的星空影像进行恒星星点坐标提取、星图识别以及姿态计算，得到相机姿态四元数Q_Cam和星敏姿态四元数Q_STS；

S4、用相机姿态四元数Q_Cam表示相机的姿态矩阵，用星敏姿态四元数Q_Cam表示星敏的姿态矩阵；

S5、根据相机的姿态矩阵和星敏的姿态矩阵，计算相机视轴和星敏光轴的夹角。

2.根据权利要求1所述的基于星空的遥感卫星相机与星敏视轴夹角在轨标定方法，其特征在于所述步骤S2卫星采用星空凝视成像或者以一定速度推扫成像的方式对星空进行连续拍摄成像。

3.根据权利要求1所述的基于星空的遥感卫星相机与星敏视轴夹角在轨标定方法，其特征在于当相机为积分线阵推扫成像相机时，相机积分时间通过如下方法确定：

S2.1a、根据相机最小信噪比SNRmin、相机噪声Vnoise，计算得到相机最小信号强度Vsignal；

S2.2a、选定对星空成像的星等m，得到对应星等的辐照度Em，根据对星空成像的星等所对应的辐照度E_m，单位lx，

E_m＝2.65×10^-6×2.512^m

S2.3a、按照星点在相机焦面上的像需大于最小像元尺寸的原则确定星空成像的入瞳辐亮度Le的计算公式：

其中，d为像元尺寸，f为相机焦距；

S2.3a、将相机最小信号强度Vsignal、星空成像的入瞳辐亮度Le代入相机积分时间t的关系式，得到相机积分时间：

式中，R为相机多级积分探测器单级响应度，N为积分级数，t为积分时间，τ为相机透过率，F为相机F数，∫s(λ)dλ为波长的积分，s(λ)为相机的光谱响应函数。

4.根据权利要求3所述的基于星空的遥感卫星相机与星敏视轴夹角在轨标定方法，其特征在于当相机为积分线阵推扫成像相机，且相机以一定速度推扫成像的方式对星空进行连续拍摄成像时，相机积分时间与卫星推扫速度关系如下：

式中，d为像元尺寸，v为地面景物在相机焦平面内运动速度，v根据相机焦面与整星安装关系确定其与卫星推扫速度的关系。

5.根据权利要求1所述的基于星空的遥感卫星相机与星敏视轴夹角在轨标定方法，其特征在于所述相机的姿态矩阵C_Q_Com为：

其中，取自相机姿态四元数Q_Cam。

6.根据权利要求1所述的基于星空的遥感卫星相机与星敏视轴夹角在轨标定方法，其特征在于所述星敏感器的姿态矩阵C_Q_STS为：

其中，取自星敏姿态四元数Q_STS。

7.根据权利要求1所述的基于星空的遥感卫星相机与星敏视轴夹角在轨标定方法，其特征在于相机视轴和星敏光轴的夹角为：

AngZ＝arccos(Z_Cam·Z_STS)

其中，Z_Cam为相机的姿态矩阵C_Q_Com的Z轴分量，表示相机本体本体系Z三轴在J2000系下的矢量表示，Z_STS为星敏感器的姿态矩阵C_Q_STS的Z轴分量，表示星敏感器本体坐标系Z三轴在J2000系下的矢量表示。