CN105138756A - 卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，包括：根据应用需求，设计载荷物理参数指标；根据卫星平台设计指标，采用数值积分的方法仿真理想状态下卫星运动轨迹，并进行摄动因素改正；计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正；根据卫星运动轨迹、曝光时刻姿态数据、相机设计参数，DOM数据以及对应数据范围内的DEM数据，仿真生成理想敏捷成像序列影像及对应的均匀地面格网点坐标文件；根据平台设计指标和运动误差项获得卫星综合运动下的成像仿真结果，进而评估卫星综合运动对几何定位精度的影响。本发明的方法可以模拟卫星在轨的真实运动状态及成像过程，并评价卫星综合运动下的敏捷成像的几何定位精度。

Description

卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法

技术领域

本发明涉及遥感卫星图像处理技术领域，具体涉及一种卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，特别是涉及一种考虑卫星综合运动的敏捷成像仿真及定位精度评估方法。

背景技术

近年来，国内外相关研究机构相继开展了大量有关敏捷成像遥感卫星的研制工作，特别是低轨视频小卫星，已成为目标追踪、动态监测等领域潜在的最具商业价值的遥感观测手段。敏捷卫星通过姿态机动实现对目标区域的快速成像，在短时间内获取目标区域的序列影像及合成视频，可提供目标区域丰富的地表信息和动态信息。目前敏捷卫星影像的应用还处于发展初期，受制于姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振、姿轨测量能力等影响，其在复杂运动模式下的成像几何定位精度仍需大量实验论证。

光学遥感卫星敏捷成像序列影像仿真通过对敏捷成像过程进行理论建模和仿真分析，能够直观地分析和评测影响敏捷成像几何定位精度的内外因素和作用机制，在遥感器的全生命周期内发挥着不可或缺的作用，具有十分重要的应用价值。遥感卫星敏捷成像序列影像仿真可以在敏捷卫星系统论证阶段进行有针对性的任务分析、流程仿真及参数设计，可在卫星投产之前对其整体性能进行预估，以确定成像的几何定位精度是否满足应用需求，尽早发现并改进设计中存在的不足，从而达到提高研制水平、缩短研制周期、节约研制成本的目的。

因此，有必要建立一套遥感卫星敏捷成像仿真系统，实现敏捷成像序列影像仿真、实现仿真多种误差因素耦合的卫星综合运动下的成像过程并评价其几何定位精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何针对遥感卫星敏捷成像模式，在系统设计阶段根据卫星平台设计参数及应用需求，设计一套自动计算姿态机动、模拟敏捷卫星综合运动条件下序列影像生成的仿真系统，并对由于卫星运动造成的几何定位精度下降进行了定量评估，从而指导卫星及载荷设计方提出符合应用需求的卫星平台及载荷的合理化指标设计。

一个方面，本发明提供了一种卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，包括：根据应用需求，设计载荷物理参数指标；

根据卫星平台设计指标，采用数值积分的方法仿真理想状态下卫星运动轨迹，并进行摄动因素改正；

根据设定的初始姿态和角速度计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正；

根据卫星运动轨迹、曝光时刻姿态数据、相机设计参数，数字正射影像图DOM数据以及对应数据范围内的数字高程模型DEM数据，仿真生成理想敏捷成像序列影像及对应的均匀地面格网点坐标文件；

根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态数据，获得卫星综合运动下的成像仿真结果，进而评估卫星综合运动对几何定位精度的影响。

进一步地，该方法还包括：根据卫星飞行轨迹和成像区域范围，自动计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正。

进一步地，根据设定的初始姿态和角速度或根据卫星飞行轨迹和成像区域范围，计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正，包括：

对于恒角速度姿态机动模式，在给定初始姿态(pitch₀，roll₀，yaw₀)及角速度(vpitch，vroll，vyaw)情况下，逐帧计算成像时刻的姿态机动角；对于恒线速度姿态机动模式，根据卫星飞行轨迹和目标成像区域的起止经纬度坐标，计算成像姿态机动角；

根据卫星轨道数据及相机参数，计算偏流角改正值，将其加在偏航角yaw上，输出姿态序列。

进一步地，根据卫星飞行轨迹和目标成像区域的起止经纬度坐标，计算成像姿态机动角，包括：

定义姿态机动坐标系及转序，卫星姿态机动成像时采用俯仰pitch角和侧摆roll角成像；

由该区域成像总时间、成像序列帧频及目标成像区域的起止经纬度坐标，在平面投影坐标系下计算摄影点移动步长及每一成像时刻摄影点平面坐标，继而得到对应的地面摄影点坐标(Lon,Lat)；

由地面摄影点经纬度坐标结合DEM数据，获得成像目标在地理坐标系中的坐标(Lon,Lat,H)，转换到像空间坐标系下坐标(X_TC,Y_TC,Z_TC)；

根据成像时刻卫星在像空间坐标系中的坐标(X_SC,Y_SC,Z_SC)，计算卫星姿态机动后指向目标地物的矢量在像空间坐标系中的单位矢量

计算姿态机动旋转矩阵，并根据转序计算姿态机动俯仰角pitch和侧摆角roll。

进一步地，根据卫星运动轨迹、姿态数据及相机设计参数，高精度DOM数据以及对应范围内的DEM数据，仿真生成理想敏捷成像序列影像及对应的均匀地面格网点坐标文件，包括：

构建敏捷成像严格几何模型，建立像方均匀格网，并根据共线方程的原理计算对应的地面格网点坐标，生成理想地面格网点坐标文件；

根据高精度DOM和DEM数据，采用分块多线程处理，读取DOM数据中相应位置的纹理信息，通过灰度插值得到理想仿真图像。

进一步地，根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态数据，获得卫星综合运动下的成像仿真结果，进而评估卫星综合运动对几何定位精度的影响，包括：

根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态序列；

由成像轨道、姿态数据生成实际仿真图像及对应的均匀地面格网点坐标文件；

比较理想地面格网点坐标及实际成像地面格网点坐标，统计得到卫星平台及载荷设计指标下的成像几何定位精度。

本发明提供的卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，针对遥感卫星敏捷成像模式，建立了敏捷成像姿态机动模型、面阵相机物理参数模型及成像几何模型，实现了卫星综合运动下的敏捷成像序列影像仿真；针对敏捷成像模式，充分考虑了轨道摄动因素，姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振等多项运动误差对几何定位精度的影响，模拟了卫星在轨的真实运动状态及成像过程，评价了卫星综合运动下的敏捷成像的几何定位精度。

附图说明

图1-2示出本发明一个实施例的卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法的流程图。

图3A-3D为本发明实施例实现敏捷成像序列影像仿真系统示意图。

图4示出敏捷成像序列影像仿真11个成像时刻的姿态角。

图5示出本发明一个实施例的第1～4帧仿真图像。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

本发明依托“光学遥感卫星成像仿真设计平台”项目，结合技术特点和项目需求，对光学遥感卫星成像链路仿真的关键技术和实现流程进行了调研及方案设计；完成了卫星平台参数仿真、面阵相机物理参数仿真、轨道和姿态数据仿真的建模及实现；完成了敏捷成像模式姿态机动计算和面阵相机几何构像仿真的建模与实现；并针对给定的卫星载荷设计指标进行了大量仿真实验，对不同设计指标下的成像几何定位精度进行了定量评估。

本发明针对遥感卫星敏捷成像模式，在设计阶段根据卫星平台设计参数及应用需求，设计一套自动计算姿态机动、模拟敏捷卫星综合运动条件下序列影像生成的仿真系统，该方法通过建立姿态机动敏捷成像模型、面阵相机物理模型及成像几何模型、卫星运动误差模型，实现了卫星综合运动下的敏捷成像序列影像仿真，并对由于卫星运动造成的几何定位精度下降进行了定量评估，从而指导卫星及载荷设计方提出符合应用需求的平台及载荷的合理化指标设计。经仿真实验表明，该仿真系统通过自动计算卫星敏捷成像时刻姿态机动角度和建立敏捷成像几何模型，可仿真卫星综合运动下的敏捷成像序列影像的生成，并可对仿真结果进行几何定位精度的定量评估。

本发明提供一种考虑卫星综合运动的敏捷成像仿真及定位精度评估系统，图1-2示出本发明一个实施例的卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法的流程图，如图1、2所示，包括下列步骤：

步骤101，根据需求应用，设计载荷物理参数指标。

具体地，载荷物理参数指标包括如面阵相机传感器大小及探元尺寸，焦距，曝光时间等指标。

步骤102，根据卫星平台设计指标，采用数值积分的方法仿真理想状态下卫星运动轨迹，并进行摄动因素改正。

具体地，根据卫星平台设计指标和初始轨道数据，利用数值积分的方法仿真理想状态下卫星运动轨迹，并对所述卫星平台受到的重力、光压、大气阻力、固体潮、N体摄动、极潮、海潮等摄动因素进行改正。其中，所述平台设计指标包括卫星质量Mass、卫星有效面积参数SatArea、太阳光压系数Cr和大气阻力系数Cd等参数。

步骤103，根据设定的初始姿态和角速度，或根据卫星飞行轨迹和成像区域范围，自动计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正。

具体地，步骤103具体可以包括以下步骤：

步骤1031，对于恒角速度姿态机动模式，在给定初始姿态(pitch₀，roll₀，yaw₀)及角速度(vpitch，vroll，vyaw)情况下，逐帧计算成像时刻的姿态机动角。

具体地，对于恒角速度姿态机动模式，在给定初始姿态(pitch₀，roll₀，yaw₀)及角速度(vpitch，vroll，vyaw)情况下，计算成像帧频Δt，得到第i帧图像成像时刻的姿态机动角(角速度为0时，为普通成像模式)；

pitch_i＝pitch₀+vpitch*Δt*(i-1)

roll_i＝roll₀+vroll*Δt*(i-1)(1)

yaw_i＝yaw₀+vyaw*Δt*(i-1)

步骤1032，对于恒线速度姿态机动模式，根据卫星飞行轨迹和目标成像区域的起止经纬度坐标，计算成像姿态机动角；

a.定义姿态机动坐标系及转序，卫星姿态机动成像时采用俯仰(pitch角)和侧摆(roll角)成像(机动成像时对偏航角yaw的转动没有要求，且值不唯一，这里假设偏航角不发生变化)；

具体地，默认卫星正常飞行时为下视成像，像空间坐标系与本体坐标系三轴重合，像空间坐标系Z轴单位矢量为[0,0,1]^T；设定姿态转序为213转序，卫星姿态机动成像时先俯仰(pitch角)后侧摆(roll角)(机动成像时对偏航角yaw的转动没有要求，且值不唯一，这里假设偏航角不发生变化)；

b.由该区域成像总时间、成像序列帧频及目标成像区域的起止经纬度坐标，在平面投影坐标系下计算摄影点移动步长及每一成像时刻摄影点平面坐标，继而得到对应的地面摄影点坐标(Lon,Lat)；

具体地，根据目标成像区域的起止经纬度坐标(StartLon,StartLat)和(EndLon,EndLat)(起止坐标相同时为凝视成像)，计算其对应的平面投影坐标(StartX,StartY)和(EndX,EndY)，由该区域成像总时间和成像序列帧频，计算成像序列总帧数N，得到摄影点移动步长StepX、StepY和第i(i＝1,2,…,N)帧仿真图像的地面摄影点坐标(X_i，Y_i)；

StepX＝(EndX-StartX)/N

StepY＝(EndY-StanY)/N

X_i＝StartX+StepX*(i-1)(2)

Y_i＝StartY+StepY*(i-1)

将(X_i,Y_i)转换成经纬度坐标(Lon,Lat)。

c.由地面摄影点经纬度坐标，结合DEM数据，得到成像目标在地理坐标系中的坐标(Lon,Lat,H)，转换到像空间坐标系下坐标(X_TC,Y_TC,Z_TC)；

具体地，由地面摄影点经纬度坐标(Lon,Lat)，结合DEM数据，得到成像目标在地理坐标系中的坐标(Lon,Lat,H)，经由WGS84坐标系、J2000坐标系、轨道坐标系、本体坐标系、转换到像空间坐标系下坐标(X_TC,Y_TC,Z_TC)；

d.根据某一成像时刻卫星在像空间坐标系中的坐标(X_SC,Y_SC,Z_SC)，计算卫星姿态机动后指向目标地物的矢量在像空间坐标系中的单位矢量Z′N；

具体地，设某一时刻卫星在像空间坐标系中的坐标是(X_SC,Y_SC,Z_SC)，卫星姿态机动后指向目标地物的矢量在像空间坐标系中表示为Z'，有：

$Z^{\′}=\left[\begin{array}{c}{X}_{TC}-X_{SC}\\ Y_{TC}-Y_{SC}\\ Z_{TC}-Z_{SC}\end{array}\right]---\left(3\right)$

则单位矢量为Z′_N＝Z′/||Z′||；

e.计算姿态机动旋转矩阵，并根据转序计算姿态机动俯仰角pitch和侧摆角roll；

如(a)中设定条件，姿态机动应满足条件：

$Z^{\′}=R_{roll}\·R_{pitch}\·Z=\left[\begin{array}{ccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}\\ r_{21}& r_{22}& r_{23}\\ r_{31}& r_{32}& r_{33}\end{array}\right]\·Z---\left(4\right)$

其中R_roll，R_pitch分别为绕X轴、Y轴的旋转矩阵，

$R_{roll}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left(roll\right)& \sin \left(roll\right)\\ 0& -\sin \left(roll\right)& \cos \left(roll\right)\end{array}\right]---\left(5\right)$

$R_{pitch}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left(pitch\right)& 0& -\sin \left(pitch\right)\\ 0& 1& 0\\ \sin \left(pitch\right)& 0& \cos \left(pitch\right)\end{array}\right]---\left(6\right)$

由此可得

roll＝atan(r₂₁/r₃₁)(7)

$pitch=a\tan \[\frac{r_{11}}{r_{21}}\·\sin \left(roll\right)\]---\left(8\right)$

roll和pitch即为卫星对目标成像时的姿态机动侧摆角和俯仰角。

步骤1033，根据卫星轨道数据及相机参数，计算偏流角改正值，将其加在偏航角yaw上，输出姿态序列。

具体地，根据卫星轨道数据及相机参数，计算摄影点地速方向与卫星飞行方向的夹角，即偏流角改正值，将其加在偏航角yaw上，输出姿态序列。

步骤104，根据卫星运动轨迹、姿态数据及相机设计参数，高精度DOM数据以及对应范围内的DEM数据，仿真生成理想敏捷成像序列影像及对应的均匀地面格网点坐标文件。

具体地，可以包括以下步骤：

步骤1041，构建敏捷成像严格几何模型，建立像方均匀格网，并根据共线方程的原理计算对应的地面格网点坐标，生成理想地面格网点坐标文件；

a.解析待仿真成像时间序列及对应的轨道、姿态序列；

b.解析待仿真载荷的内外参数、曝光时间等载荷相关信息，内参数包含面阵相机传感器大小、探元尺寸、焦距等，外参数为像空间坐标系到本体坐标系的旋转矩阵R_CB；并可由相机内参数计算得到面阵相机四个角点的探元指向角。

c.建立像方均匀格网，根据共线方程的原理，利用轨道、姿态数据构建每一个像方格网点(x,y)的严格成像几何模型，根据给定的初始高程值，得到其对应物方点的WGS84坐标，如下所示：

$\left[\begin{array}{c}{X}_A\\ Y_A\\ Z_a\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_S\\ Y_S\\ Z_S\end{array}\right]+{\mathrm{\λR}}_{JW}{R}_{OJ}{R}_{BO}{R}_{CB}\left[\begin{array}{c}\tan \left({\mathrm{\θ}}_x\right)\\ \tan \left({\mathrm{\θ}}_y\right)\\ -1\end{array}\right]---\left(9\right)$

其中：

θ_x、θ_y分别为某探元指向角在像空间坐标系X轴、Y轴方向的分量；

[X_S,Y_S,Z_S]为该时刻卫星在WGS84坐标系下的坐标，即卫星当前位置(P_X,P_Y,P_Z)；

[X_A,Y_A,Z_A]为某像元对应的地面目标点在WGS84坐标系下的坐标；

λ为比例因子；

R_CB为像空间坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵，由相机安装角计算得到；

R_BO为该时刻下卫星本体坐标系到卫星轨道坐标系的旋转矩阵，由输入的姿态角文件得到；

R_OJ为该时刻下卫星轨道坐标系到J2000.0坐标系的旋转矩阵，由升交点赤经、轨道倾角、幅角等构成；

R_JW为该时刻下J2000.0坐标系到WGS84坐标系的旋转矩阵，需进行岁差改正、章动改正、格林尼治恒星时改正和极移改正；

然后将物方点坐标(X_A,Y_A,Z_A)转到地理坐标系下，得到初始地理坐标(Lon_A,Lat_A,H_A)。

d.在DEM数据上取该点(Lon_A,Lat_A)的高程值H_A'，代入公式(9)进行迭代计算，直到两次迭代的高差小于高差阈值或迭代次数大于迭代阈值时，终止迭代，逐格网点计算地理坐标，得到理想地面格网点坐标文件IdealGeoGrid；

步骤1042，根据高精度DOM和DEM数据，采用分块多线程处理，读取DOM数据中相应位置的纹理信息，通过灰度插值得到理想仿真图像。

a.根据待仿真图像大小，对数据进行分块，分配给多个线程并行执行；

b.根据步骤101中所述方法建立严格成像几何模型，计算待仿真数据块四个角点的地理坐标；

c.根据四角点坐标解析相应范围内的高精度DOM数据和DEM数据；

d.根据(步骤101)中所述方法迭代计算数据块每一个像点对应的地面点坐标(LonA,LatA,HA)；

e.根据地面点坐标(LonA,LatA,HA)，读取DOM数据中相应位置的纹理信息，采用双线性插值或三次卷积方法进行灰度插值，得到仿真图像块；

f.对所有分块进行并行计算，输出理想仿真图像IdealSimuImg。

步骤105，根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态数据，获得卫星综合运动下的成像仿真结果，进而评估卫星综合运动对几何定位精度的影响。

在一个实施例中，可以通过在成像过程中加入各类运动误差项，得到卫星综合运动下的仿真结果，评价卫星综合运动对几何定位精度的影响，具体地，可以包括以下步骤：

步骤1051，根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据等运动误差项，生成成像轨道、姿态序列；

a.根据姿态指向精度AttAccuracy和姿态稳定度AttStability，生成随机误差，将误差添加到姿态数据中；

b.获取颤振测量数据或颤振测量参数，包括颤振持续的起始时间StartTimeCode和终止时间EndTimeCode、采样间隔SampleGap、总的采样个数DataNum、时间time、颤振在滚转角、俯仰角、偏航角方向上的分量droll、dpitch、dyaw，采用正弦模型将颤振误差添加到理论姿态数据中，生成成像姿态数据；

步骤1052，根据步骤104中所述方法，由成像轨道、姿态数据生成实际的敏捷成像序列影像ActualSimuImg及对应的均匀地面格网点坐标ActualGeoGrid；

步骤1053，比较理想地面格网点坐标IdealGeoGrid及实际地面格网点坐标ActualGeoGrid，计算其平面误差，得到设计指标下仿真图像的几何定位精度。图3A-3D为本发明实施例实现敏捷成像序列影像仿真系统示意图。在一个实施例中，利用本发明针对敏捷成像序列影像仿真进行了实验验证及定位精度结果评价：在实验设计目标成像区域为(117.63°E，39.32N)～(117.63°E，39.37N)，卫星飞行过程中对该区域进行时间为2s的成像，序列影像帧频为0.2s。设定卫星载荷设计指标为姿态指向精度0.001°，姿态稳定度0.0001°/s，颤振频率158.6HZ，幅度0.0001°。图4示出敏捷成像序列影像仿真11个成像时刻的姿态角，根据上述数据可以确定11帧仿真图像的给定卫星载荷设计指标下的几何定位精度，图5示出本发明一个实施例的第1～4帧仿真图像，表1为11帧仿真图像的给定卫星载荷设计指标下的几何定位精度。

表1

图像序号	水平X方向精度(m)	水平Y方向精度(m)	水平精度(m)
				No.1	-13.84	3.55	14.29
No.2	-7.11	1.46	7.26
				No.3	5.92	-3.07	6.67
No.4	2.48	3.94	4.66
				No.5	14.36	-0.92	14.39

No.6	10.40	0.34	10.41
				No.7	10.92	10.95	15.46
No.8	-0.84	-0.61	1.04
				No.9	-7.16	-8.85	11.38
No.10	9.66	9.21	13.35
				No.11	-6.12	-0.36	6.13

本发明实施例的卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，针对遥感卫星敏捷成像模式，建立了敏捷成像姿态机动模型、面阵相机物理参数模型及成像几何模型，实现了卫星综合运动下的敏捷成像序列影像仿真；本发明针对敏捷成像模式，充分考虑了轨道摄动因素，姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振等多项运动误差对几何定位精度的影响，模拟了卫星在轨的真实运动状态及成像过程，评价了卫星综合运动下的敏捷成像的几何定位精度。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种卫星敏捷成像仿真及定位精度评估方法，其特征在于，包括：

根据应用需求，设计载荷物理参数指标；

根据卫星平台设计指标，采用数值积分的方法仿真理想状态下卫星运动轨迹，并进行摄动因素改正；

根据设定的初始姿态和角速度计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正；

根据卫星运动轨迹、曝光时刻姿态数据、相机设计参数，数字正射影像图DOM数据以及对应数据范围内的数字高程模型DEM数据，仿真生成理想敏捷成像序列影像及对应的均匀地面格网点坐标文件；

根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态数据，获得卫星综合运动下的成像仿真结果，进而评估卫星综合运动对几何定位精度的影响。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据卫星飞行轨迹和成像区域范围，自动计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据设定的初始姿态和角速度或根据卫星飞行轨迹和成像区域范围，计算恒角速度或恒线速度模式下敏捷成像的姿态机动角度，并进行偏流角校正，包括：

对于恒角速度姿态机动模式，在给定初始姿态(pitch₀，roll₀，yaw₀)及角速度(vpitch，vroll，vyaw)情况下，逐帧计算成像时刻的姿态机动角；对于恒线速度姿态机动模式，根据卫星飞行轨迹和目标成像区域的起止经纬度坐标，计算成像姿态机动角；

根据卫星轨道数据及相机参数，计算偏流角改正值，将其加在偏航角yaw上，输出姿态序列。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据卫星飞行轨迹和目标成像区域的起止经纬度坐标，计算成像姿态机动角，包括：

定义姿态机动坐标系及转序，卫星姿态机动成像时采用俯仰pitch角和侧摆roll角成像；

由该区域成像总时间、成像序列帧频及目标成像区域的起止经纬度坐标，在平面投影坐标系下计算摄影点移动步长及每一成像时刻摄影点平面坐标，继而得到对应的地面摄影点坐标(Lon,Lat)；

由地面摄影点经纬度坐标结合DEM数据，获得成像目标在地理坐标系中的坐标(Lon,Lat,H)，转换到像空间坐标系下坐标(X_TC,Y_TC,Z_TC)；

根据成像时刻卫星在像空间坐标系中的坐标(X_SC,Y_SC,Z_SC)，计算卫星姿态机动后指向目标地物的矢量在像空间坐标系中的单位矢量Z′_N；

计算姿态机动旋转矩阵，并根据转序计算姿态机动俯仰角pitch和侧摆角roll。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据卫星运动轨迹、曝光时刻姿态数据、相机设计参数，数字正射影像图DOM数据以及对应数据范围内的数字高程模型DEM数据，仿真生成理想敏捷成像序列影像及对应的均匀地面格网点坐标文件，包括：

构建敏捷成像严格几何模型，建立像方均匀格网，并根据共线方程的原理计算对应的地面格网点坐标，生成理想地面格网点坐标文件；

根据高精度DOM和DEM数据，采用分块多线程处理，读取DOM数据中相应位置的纹理信息，通过灰度插值得到理想仿真图像。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态数据，获得卫星综合运动下的成像仿真结果，进而评估卫星综合运动对几何定位精度的影响，包括：

根据平台设计指标，添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振数据，生成成像轨道、姿态序列；

由成像轨道、姿态数据生成实际仿真图像及对应的均匀地面格网点坐标文件；

比较理想地面格网点坐标及实际成像地面格网点坐标，统计得到卫星平台及载荷设计指标下的成像几何定位精度。