[发明专利]顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法

摘要

本发明涉及顾及光行差改正的卫星光学载荷严格几何成像模型构建方法，包含以下步骤：根据成像时间从辅助数据中内插成像时刻的GPS天线的位置及该时刻的在J2000协议空间固定惯性坐标系统中的四元数姿态；根据成像时间计算WGS84地心直角坐标系到J2000坐标系的变换矩阵，根据四元数姿态计算从J2000坐标系到卫星本体坐标系的变换矩阵，根据相机安装角计算从星本体坐标系到相机坐标系的变换矩阵；分析光行差对于定位误差的影像机理，建立光行差改正矩阵；利用上述变换矩阵建立像点与物方点之间的对应关系，并建立顾及光行差该正的严格几何成像模型。本发明在几何模型中直接改正光行差，解决了卫星侧摆成像时由于光行差的影响存在的几何精度下降的问题。

主权项

顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，对于任意时刻t获取的像点p，根据成像时刻t的时间计算轨道参数和姿态参数，其中轨道参数包括成像时刻卫星GPS天线在WGS84地心直角坐标系下的位置矢量和速度矢量，姿态参数为成像时刻在J2000协议空间固定惯性坐标系统中的四元数姿态(q0,q1,q2,q3)；步骤2，根据成像时间计算WGS84地心直角坐标系到J2000坐标系的变换矩阵根据四元数姿态计算从J2000坐标系到卫星本体坐标系的变换矩阵根据相机安装角计算从星本体坐标系到相机坐标系的变换矩阵步骤3，根据卫星真实光线传播向量与理论传播向量三者之间的共面关系建立光行差θ的改正矩阵RAber，包括如下子步骤，步骤3.1，解算旋转轴向量，假设卫星在S位置时的速度矢量V＝(vx,vy,xz)，卫星运行到在S位置时GPS天线相位中心在WGS84坐标系下的坐标为(Xgps,Ygps,Zgps)，P点在WGS84坐标系下的位置坐标为(Xg,Yg,Zg)，则理论传播向量此时的旋转向量为n，n=(nx,ny,nz)=V×PS→||V×PS→||;]]>步骤3.2，根据光行差θ和旋转向量n计算变换四元数P＝(p0,p1,p2,p3)，p0=cos(θ2),p1=nx·sin(θ2),p2=ny·sin(θ2),p3=nz·sin(θ2)]]>其中，光行差θ指真实的光线传播路线与理论传播路线的夹角；步骤3.,3，根据步骤3.2解算的四元数计算改正矩阵RAber：RAber=p12-p22-p32+p022(p1p2+p3p0)2(p1p3-p2p0)2(p1p2-p3p0)-p12+p22-p32+p022(p2p3+p1p0)2(p1p3+p2p0)2(p2p3-p1p0)-p12-p22+p32+p02T;]]>步骤4，利用步骤3中的改正矩阵建立像方位置和物方位置之间的对应关系，构建顾及光行差改正的严格几何成像模型，xyz=λRBodyCam(RJ2000BodyRWGS84J2000RAberXg-XgpsYg-YgpsZg-ZgpsWGS84-BXBYBZBody)]]>其中，(x,y,z)为像方位置在相机坐标系下的坐标，λ为缩放系数，(Xg,Yg,Zg)与(Xgps,Ygps,Zgps)分别表示像点对应的物方点及GPS天线相位中心在WGS84坐标系下的坐标，(Xgps,Ygps,Zgps)由卫星上搭载的GPS获取；分别由步骤2计算获得，(BX,BY,BZ)body代表从传感器投影中心到GPS天线相位中心的偏心矢量在卫星本体坐标系下的坐标，RAber为步骤3解算得到的改正矩阵。