[发明专利]一种无地面控制点的遥感影像定位方法在审
申请号: | 201810735119.1 | 申请日: | 2018-07-06 |
公开(公告)号: | CN109115218A | 公开(公告)日: | 2019-01-01 |
发明(设计)人: | 吴方才;靳笑琳;张丽;牛东 | 申请(专利权)人: | 航天星图科技(北京)有限公司 |
主分类号: | G01C21/20 | 分类号: | G01C21/20 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 101399 北京市顺义区临空经济核*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | 本发明公开了一种无地面控制点的遥感影像定位方法,其整体步骤为:采用外定标获取定轨定姿数据,即用于描述摄影中心的空间坐标值和像片面的空间姿态;构建严密几何模型以及二次多项式外方位元素模型;前方交会获取连接点地面坐标值;后方交会结合自适应权值结算外方位元素;拟合RPC参数;精化外方位和RPC参数。本发明在没有地面控制点条件下,仅利用卫星下传数据即可满足目标定位精度要求的目的,具有操作更加简便、工作量明显降低的优点。 | ||
搜索关键词: | 地面控制点 外方位元素 遥感影像 交会 像片 二次多项式 几何模型 精度要求 空间姿态 目标定位 摄影中心 下传数据 整体步骤 连接点 自适应 定标 定轨 定姿 构建 拟合 工作量 结算 卫星 | ||
【主权项】:
1.一种无地面控制点的遥感影像定位方法,其特征在于:所述方法的整体步骤为:S1、采用外定标获取定轨定姿数据,即用于描述摄影中心的空间坐标值和像片面的空间姿态
其中i表示第i扫描行;通过像点坐标量测获取线阵影像连接点坐标值(x,y);S2、模型构建Ⅰ、构建严密几何模型通过推扫式成像的线阵CCD传感器获取连续的影像条带;每一扫描行影像与被摄物体之间具有严格的中心投影关系,并且都有各自的外方位元素;以扫描行方向为x、飞行方向为y建立瞬时像平面坐标系,设第i扫描行的外方位元素为
则瞬时构像方程式为:
其中,a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3为像点坐标对应的姿态角元素计算的旋转矩阵元素;f为摄影中心到像片的垂距;x0,y0为像主点;![]()
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b1=cosωi sinκib2=cosωi cosκib3=‑sinωi![]()
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Ⅱ、构建二次多项式外方位元素模型线阵CCD影像在同一摄影时刻具有相同的外方位元素,由于星载CCD传感器所在的航天器受外界阻力小,飞行轨道平稳,姿态变化小,因此在某一范围内近似认为外方位元素是时间的低阶函数;采用如下数学模型对摄影时刻t的角元素加以表示:
其中,φ0,φ1,φ2,ω0,ω1,ω2,k0,k1,k2为二次多项式系数;利用行时信息以及外定标获取的定姿数据,根据公式2最小二乘法拟合二次多项式系数,构建出二次多项式模型,为后续提供初始姿态角元素;S3、前方交会根据构建的模型,利用连接点坐标值(x,y),读取对应的行时信息,结合已经获取的二次多项式外方位元素模型,求解连接点对应的姿态角元素
联合定轨参数XSi,YSi,ZSi,组成六个外方位元素;将瞬时构像方程式进行整理,得:
式中:l1=fa1+(x‑x0)a3,l2=fb1+(x‑x0)b3,l3=fc1+(x‑x0)c3lx=fa1XSi+fb1YSi+fc1ZSi+(x‑x0)a3XSi+(x‑x0)b3YSi+(x‑x0)c3ZSil4=fa2+(y‑y0)a3,l5=fb2+(y‑y0)b3,l6=fc2+(y‑y0)c3ly=fa2XSi+fb2YSi+fc2ZSi+(y‑y0)a3XSi+(y‑y0)b3YSi+(y‑y0)c3ZSi其中,a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3为根据公式2结合连接点坐标对应的行时信息求解初始姿态角元素
构建的旋转矩阵元素;若n幅影像含有同一空间点,则总共有n个如公式3的方程组求解地面坐标值(X,Y,Z);根据最小二乘原理,求解连接点地面坐标值;S4、后方交会将前方交会获取的所有连接点地面坐标值(X,Y,Z)视为真值,保持不变,而把相应的像点坐标值(x,y)视为观测值,加入相应的改正数vx,vy,代入共线方程式公式1,并结合二次多项式外方位元素模型公式2,泰勒展开取一次项,使之线性化得到误差方程式的一般形式:
用矩阵形式表示为:V=AX‑l 公式5式中:v=[vx vy]T![]()
l=[lx ly]TA矩阵为公式1对二次多项式外方位元素模型公式2系数求偏导;其中,每一对连接点的像方坐标值均可列出如公式4的方程组;根据最小二乘间接平差原理,可构成法方程式,为:ATP AX=ATPL 公式6式中,P为观测值的权矩阵;x方向权值通过连接点像方x方向的残差值vx与所有残差vx的中误差值σ0确定,原理为:残差大权值小,残差小权值大;
同理,y方向权值采用残差值vy和同上述原理确定;式中k0=σ0;k1=3σ0,设初始权矩阵P=E,E为单位矩阵,v为各像点的残差,由后方交会解算得到并作为下一次求权的依据,以达到剔除粗差的目的;根据公式6式,求得:X=(ATPA)‑1ATPL 公式8根据公式8,利用逐渐迭代趋近的方法,解算改正数X;结合公式2中的模型,获取修正后的外方位姿态角元素。
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