遥感卫星几何定位方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星定位技术领域，特别涉及一种遥感卫星几何定位方法及系统，适 用于航天遥感传感器的定位。
【背景技术】
[0002] 消除系统误差是提高卫星无控定位精度的关键技术之一，也是国内外航天遥感领 域研究的热点。国内外各专家学者也提出了很多优秀的消除系统误差方法，如后方交会法， 自检校区域网平差法，指向角法等等。针对天绘一号卫星，王任享院士提出了类似定向片法 的等效框幅像片（Equivalent Frame Photo，EFP)光束法空中三角测量方法，使EFP法空中 三角测量方法能得到稳定答解。针对航线扭曲的现象，他提出LMCCD摄影机的思想，以加强 空中三角锁与地面模型之间的有效连接，从而控制模型扭曲，并利用模拟的高分辨率卫星 三线阵影像进行了一系列定标试验。西安测绘研究所和武汉大学等单位也对天绘一号卫星 做了大量定标试验和分析。
【发明内容】
[0003] 本发明相对于现有技术，提出了一种遥感卫星几何定位方法及系统，从而提高了 卫星的定位精度，并保证了定标参数的稳定度。
[0004] 为实现上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
[0005] -种遥感卫星几何定位方法，
[0006] 利用安置矩阵补偿遥感卫星相机姿态系统误差，确定安置角改正值；
[0007] 补偿相机内方位元素系统误差，确定内方位元素改正值；
[0008] 若确定的经系统误差补偿的残差的改正值符合预定阈值范围，则利用所述安置角 改正值和相机内方位改正值，确定安置角和相机内方位元素；
[0009] 根据确定的安置角和相机内方位元素度确定定位结果。
[0010]优选的，所述安置矩阵为
[0011]
[0012] 其中，Δρ为俯仰角偏差，Δ ω为滚动角偏差，Δκ为偏航角偏差。
[0013] 优选的，所述利用安置矩阵补偿遥感卫星相机姿态系统误差的误差方程为：
[0014] V=AX-L
[0015] 其中，A为安置矩阵中Δ，、Δ ω、Δκ的一阶泰勒展开系数，X为安置矩阵对应于 、. Δ ω、Δ κ的修正值，L为常数项。
[0016] 优选的，所述补偿相机内方位元素系统误差的误差方程为：
[0017] V = Bt-L
[0018] 其中，
[0019]
[0020] t为内方位元素改正数，L为常数项，V是误差项。
[0021]优选的，所述预定阈值范围为0.005。
[0022] 一种遥感卫星几何定位系统，包括
[0023]安置角改正单元，利用安置矩阵补偿遥感卫星相机姿态系统误差，确定安置角改 正值；
[0024]内方位元素改正单元，补偿相机内方位元素系统误差，确定内方位元素改正值； [0025]迭代确定单元，若确定的经系统误差补偿的残差的改正值符合预定阈值范围，则 利用所述安置角改正值和相机内方位改正值，确定安置角和相机内方位元素；
[0026] 测量定位单元，根据确定的安置角和相机内方位元素度确定定位结果。
[0027] 优选的，所述安置角改正单元使用的安置矩阵为：
[0028]
[0029] 其中，Δφ为俯仰角偏差，Δ ω为滚动角偏差，Δκ为偏航角偏差。
[0030] 优选的，所述安置角改正单元采用的误差方程为：
[0031] V=AX-L
[0032] 其中，A为安置矩阵中Δ穿、Δ ω、Δκ的一阶泰勒展开系数，X为安置矩阵对应于 Δ识、Δ ω、Δκ的修正值，L为常数项，V是误差项。
[0033]优选的，所述方位角改正单元采用的误差方程为：
[0034] V = Bt-L
[0035] 其中，
[0036]
[0037] t为内方位元素改正数，L为常数项，V是误差项。
[0038]优选的，所述迭代确定单元的预定阈值范围为0.005。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明实施例遥感卫星几何定位方法流程图。
[0040] 图2为本发明实施例遥感卫星几何定位系统组成示意图。
【具体实施方式】
[0041] 下面就结合说明书附图及本发明实施例对本发明技术方案做进一步介绍。本领域 技术人员可以知道，下述实施例只是用于对技术方案的示例性说明，并不构成对本发明范 围的限制。
[0042] 图1为本发明实施例遥感卫星几何定位方法流程图。
[0043]参考图1，在本发明实施例的遥感卫星几何定位方法中，通过对安置角和内方位角 分别改正，并根据改正后的系统误差以确定最终的定位结果，从而提高了定位精度并保证 了定标参数的稳定性。
[0044]具体的本发明实施例包括以下步骤：
[0045]步骤101，利用安置矩阵补偿遥感卫星相机姿态系统误差，确定安置角改正值。
[0046] 星载线阵C⑶影像严格成像模型式为：
[0047]
[0048] 其中，X，Y，Z表示点物方坐标，Xs，Ys，Zs表示摄站坐标，X，y表示点的像坐标，f表示 焦距，#表示相机到本体的旋转矩阵，巧3_表示本体到J2000的旋转矩阵，表示 J2000到WGS-84的旋转矩阵。
[0049] 对相机姿态系统误差进行补偿时，由于相机在太空中受到各种因素影响，相机相 对于本体的位置会产生微小的变化，因此可以通过引入安置矩阵Rli来补偿相机到本体的安 装误差，这样成像樟型夺为：
[0050]
[0051] 安置矩阵Ru由三个安置角组成，即俯仰角偏差Δρ、滚动角偏差△ ω和偏航角偏差 Α κ，其具体表达形式为：
[0052]
[0053]根据泰勒级数展开，分别对Ru按一定转序对应的三个角求导，得到误差方程式为：
[0054] V=AX-L
[0055] 其中A为安置矩阵对应三个角的一阶泰勒展开系数，X为安置矩阵对应三个角的修 正值，其初始值设为零，L为常数项，即像点量测值与计算值之差。
[0056]
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066]
[0067]
[0068]
[0069] 以此类推，根据上述对Δρ的求导过程，可得到对Δ ω和Δκ的偏导。
[0070] 在本发明的实施例，以在天绘一号卫星中的适用为例。由于天绘一号相机采用三 线阵模式摄影，因此，在标定过程中，利用前、正、后条件联合建立外标定误差方程答解，这 样使得三条光束交会一点，更好地利用三线阵的固联关系，提高多余观测量。其误差方程形 式如：
[0071]
[0072]式中，VI，Vv，Vr分别表示前、正、后视误差项，XI，χν，Xr，yi，y v，yr分别是前、正、后视 像坐标，ll，lv，lr分别表示前、正、后视常数项。
[0073] 步骤102,在完成对安置角的改正后，对卫星的相机内方位元素系统误差进行补 偿。在本发明的一种实施例中，对于三线阵相机的内方位元素，主要包括相机的主距(fl，fv， fr)和主点（11士4:，71力，71〇。误差方程为：
[0074] V = Bt-L
[0075] 式中：
[0076]
[0077] t为内方位元素改正数，L为常数项，即像点量测值与计算值之差，V是误差项。根据 最小二乘原理，迭代求解内方位元素改正值t。
[0078]步骤103,在完成对安置角和内方位元素的一次改正后，