[发明专利]低轨卫星平面和立体精度预估方法

摘要

本发明属于摄影测量与计算机仿真领域，特别涉及低轨卫星的平面和立体精度预估方法。本发明目的在于解决现有技术不足，提出了一种全新的低轨卫星姿态仿真方法，填补了国内在这方面的空白，为低轨卫星的预研工作提供了分析的依据。本发明的技术方案是：对低轨卫星成像过程进行分析，在其基础上构建对应的成像方程，通过带误差与不带误差的成像方程结果相比较，得到定位精度。

主权项

1.一种低轨卫星平面和立体精度预估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)首先，进行低轨卫星平面精度预估，其具体包括以下步骤：步骤1.1，利用卫星相机获取卫星影像；步骤1.2，根据如下公式(1)将影像上的像素坐标转化为传感器坐标系坐标，所述公式(1)为：x＝(x‑x_o)·Ny＝(y‑y_o)·Nz＝‑f式中，x_o、y_o为相机主点在影像上的像素坐标，N为面阵CCD探元的大小，f为相机的焦距；步骤1.3，计算当前时刻的传感器坐标系和本体坐标系的旋转矩阵，并计算传感器坐标系与轨道坐标系的旋转矩阵；步骤1.4，根据内插公式内插出用户指定时刻的卫星在WGS84坐标系下的位置和速度；内插公式如下所示：式中，t₁、t₂、t₃...为星历时刻，t为用户指定的时刻，P(t_j)为相应时刻的卫星位置，V(t_j)为相应时刻的速度；步骤1.5，将影像坐标变换为地面坐标；其转化公式如下所示：根据已知条件，则上式可写成：步骤1.6，计算比例系数m；由于：式中A＝a_e+h，B＝b_e+h，这里a_e＝6378137.0和b_e＝6356752.3分别为地球椭球的长短半轴；将上面式子代入得：求解上式，关于m的二次方程就可得到m；步骤1.7，计算影像坐标在WGS84坐标系中的三维坐标；步骤1.8，根据目标定位原理，分别计算影像带测量误差的地面点坐标和不带测量误差的地面点坐标；步骤1.9，进行精度检查；(2)其次，进行低轨卫星立体精度预估，其具体包括以下步骤：步骤2.1，计算影像四个角点的经纬度，然后计算三个影像的重叠范围；步骤2.2，在重叠范围内均匀选择地面点，然后投影到三个影像，获得同名点；步骤2.3，利用带误差的参数利用同名点进行空间前方交会，计算地面点坐标；空间前方交会采用如下的公式：其对应的误差方程为：