CN108051831B - 基于地物坐标信息的目标快速定位的方法、装置、卫星搭载设备和存储介质 - Google Patents

基于地物坐标信息的目标快速定位的方法、装置、卫星搭载设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于地物坐标信息的目标快速定位方法，根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星的姿态偏差量；基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态信息进行偏差补偿；根据补偿后的姿态信息，确定所述目标点的位置信息。本发明还同时公开了一种基于地物坐标信息的目标快速定位的装置、卫星搭载设备和存储介质。

Description

基于地物坐标信息的目标快速定位的方法、装置、卫星搭载设 备和存储介质
技术领域
本发明涉及卫星定位领域中的卫星成像定位技术，特别涉及一种基于地物坐标信息的目标快速定位方法、装置、卫星搭载设备和存储介质。
背景技术
随着航天技术的发展，通过卫星可以实现地面目标的定位。随之而来的是对卫星定位精度的要求。卫星在通过卫星的姿态进行目标的定位时，由于卫星在轨道运动的过程中，空间环境会存在热变形等干扰，原有的卫星姿态确定方法不能满足精度的要求。除此之外，由于卫星的姿态确定系统可能会出现偏差和故障，也会导致姿态确定的精度下降，进而影响卫星定位的精度。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例主要提供一种基于地物坐标信息的目标快速定位方法和装置，能够在支持微小卫星承载能力的基础上，满足高精度的定位要求。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种基于地物坐标信息的目标快速定位的方法，所述方法包括：
根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星的姿态偏差量；
基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态控制系统进行偏差补偿；
根据补偿后的姿态控制系统以及对地观测图像，确定所述目标点的位置信息。
上述技术方案中，所述方法还包括：
获取包括有参考点的第一图像；
将所述第一图像与图库中的图像进行匹配；
获取所述第一图像中匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
上述技术方案中，所述方法还包括：
根据所述图库中参考点的位置信息，将所述图库中的图像划分为至少两个图像集合；其中，不同图像集合中包括的参考点所在的位置区域不同；
所述将所述第一图像中的参考点与图库中的图像进行匹配，包括：
根据获取所述第一图像时卫星的轨道信息，确定所述第一图像的采集区域所在的位置区域；
确定所述第一图像的采集区域所在的位置区域对应的图像集合；
将所述第一图像中的参考点与确定的图像集合中的图像进行匹配。
上述技术方案中，所述方法还包括：
利用所述卫星搭载的敏感器检测所述卫星的姿态，以获得第一姿态信息；
所述确定卫星的姿态偏差量，包括：
根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，利用姿态确定模型获得第二姿态信息；
根据所述第一姿态信息及所述第二姿态信息，确定所述姿态偏差量。
上述技术方案中，所述根据补偿后的姿态控制系统，确定目标点的位置信息，包括：
获取对包括有目标点的采集区域进行采集获得的第二图像；
根据补偿后的姿态控制系统，确定所述第二图像的图像中心点对应的采集区域中心点的位置信息；
确定所述第二图像中的图像目标点与所述图像中心点在所述第二图像中的距离；
根据所述距离和所述采集区域中心点的位置信息，确定所述目标点的位置信息。
本发明实施例还提供了一种基于地物坐标信息的目标快速定位的装置，所述装置包括：偏差确定模块、偏差补偿模块和定位模块；其中，
所述偏差确定模块，用于根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星的姿态偏差量；
所述偏差补偿模块，用于基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态信息进行偏差补偿；
所述定位模块，用于根据补偿后的姿态控制系统，确定所述目标点的位置信息。
上述技术方案中，所述装置还包括：第一获取模块、匹配模块和第二获取模块；其中，
所述第一获取模块，用于获取包括有参考点的第一图像；
所述匹配模块，用于将所述第一图像与图库中的图像进行匹配；
所述第二获取模块，用于获取所述第一图像中匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
上述技术方案中，所述第一获取模块，还用于利用所述卫星搭载的敏感器检测所述卫星的姿态，以获得第一姿态信息；
所述第二获取模块，具体用于根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，利用姿态确定模型获得第二姿态信息；
所述偏差确定模块，具体用于根据所述第一姿态信息及所述第二姿态信息，确定所述姿态偏差量。
上述技术方案中，所述第一获取模块，还用于获取对包括有目标点的采集区域进行采集获得的第二图像；
所述定位模块，具体用于根据补偿后的姿态信息及表征所述卫星与目标点的相对位置信息的信息，确定所述第二图像的图像中心点对应的采集区域中心点的位置信息；确定所述目标点在所述第二图像中的图像目标点与所述图像中心点在所述第二图像中的距离；根据所述距离和所述采集区域中心点的位置信息，确定所述目标点的位置信息。
本发明实施例还提供了一种卫星搭载设备，包括：
通信接口，用于与其他设备进行通信；
存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器，分别与所述通信接口及所述存储介质相连，用于通过所述计算机程序至少可执行上述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例所提供的卫星定位的方法、装置和系统，可以根据地面已知参考点的位置信息和卫星的轨道信息，得到相比于星载敏感器测量得到的卫星姿态信息更加精准的卫星姿态信息，进而利用精准的卫星姿态信息确定卫星的姿态偏差量，由确定的姿态偏差量对星载敏感器获取的卫星姿态信息进行补偿。可以提高获取的卫星姿态信息的精度。可以解决由于空间环境及姿态测量系统的测量偏差而导致姿态信息确定的精度下降问题，同时，还可以不增加卫星的负担，满足微小卫星的承载能力，实现高精度的目标定位。
附图说明
图1为本发明实施例中基于地物坐标信息的目标快速定位的方法的基本流程示意图；
图2为本发明实施例中二级扩展卡尔滤波器的工作流程示意图；
图3为本发明实施例中基于地物坐标信息的目标快速定位的方法的具体流程示意图；
图4为本发明实施例中基于地物坐标信息的目标快速定位的装置的组成结构示意图；
图5为本发明实施例中卫星搭载设备的结构示意图。
具体实施方式
卫星的姿态是指卫星星体相对于卫星运行的参考对象的姿态。卫星对目标点的定位，需要由卫星的姿态以及卫星与目标点的相对位置得到，因此，准确地获取卫星的姿态信息是卫星准确定位的关键。
本发明实施例中，通过卫星承载的成像载荷获取参考点的位置信息，可以获取较为准确的姿态信息，可以用来确定卫星的姿态偏差量。然后通过得到的姿态偏差量对通过卫星姿态系统获取的卫星姿态信息进行偏差补偿，利用补偿后的卫星姿态信息，就可以准确地定位目标点。通过根据参考点位置信息对卫星的姿态信息进行偏差补偿，进而定位目标点的方式，利用相对角度定位目标点时，可以使定位角度可以达到高精度的定位需求。
图1为本发明实施例基于地物坐标信息的目标快速定位的方法流程意图，如图1所示，所述方法包括：
步骤101，根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星的姿态偏差量；
步骤102，基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态信息进行偏差补偿；
步骤103，根据补偿后的姿态信息，确定所述目标点的位置信息。
所述参考点可为预设的位置点，其位置信息是已知的。所述参考点可为位于地球表面的位置点，也可以是位于地球表面以外空间的其他已知位置信息的位置点。
当所述参考点位于地球表面或地球上空的参考点时，所述参考点的位置信息可以包括：经度信息、纬度信息及高度信息等信息来描述。所述卫星的姿态是指卫星星体相对于参考坐标系的空间指向状态。在卫星的本体坐标系中，可以将直角坐标系的原点置于星体上，指向地面的Z轴反映偏航方向，Y轴反映俯仰方向，X轴反映滚动方向。
所述卫星的轨道为卫星在空间环绕星体运行的路径。所述卫星的轨道信息可以为卫星运行的轨道的半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点角距、近点时刻以及当前卫星所在轨道的位置等。
所述姿态偏差量可以为卫星姿态偏差模型中对测量得到的卫星姿态信息进行偏差补偿的参数，由于卫星姿态信息的测量值与真实值之间存在一定的偏差，需要对测量值进行一定的偏差补偿，得到逐渐趋近于真实值的卫星姿态信息。
所述卫星姿态偏差模型为对获取的卫星姿态信息进行偏差补偿的模型。卫星姿态偏差模型可以对卫星的姿态信息进行偏差补偿，得到补偿后的姿态信息。
在步骤101之前，所述方法还包括：获取包括有参考点的第一图像；将所述第一图像与图库中的图像进行匹配；获取所述第一图像中匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
所述第一图像为通过卫星承载的成像载荷获取的图像，所述第一图像中包括有已知位置信息的参考点。所述图库为卫星存储的图像信息库，图库中的图像中每个参考点的位置信息为已知信息。
所述成像载荷可以为卫星携带的获取地面遥感影像的设备，卫星在轨道运行的过程中，成像载荷可以实时拍摄地面的目标景物，并将拍摄的图像传递给卫星定位设备。
所述图库中的图像可以按照一定的规则进行分类，例如，按照图像中已知参考点的名称，或者参考点的经纬度等，将图库中的图像分成不同的类别。
优选地，根据所述图库中参考点的位置信息，将所述图库中的图像划分为至少两个图像集合；其中，不同图像集合中包括的参考点所在的位置区域不同。所述将所述第一图像与图库中的图像进行匹配，包括：根据获取所述第一图像时卫星的轨道信息，确定所述第一图像的采集区域所在的位置区域；确定所述第一图像的采集区域所在的位置区域对应的图像集合；将所述第一图像与确定的图像集合中的图像进行匹配。将图库中的图像划分为多个图像集合，可以减少图像匹配过程中的工作量，提高匹配的效率。
具体地，成像载荷将获取的第一图像传递给卫星搭载的定位设备，定位设备将第一图像与内部存储的图库中的图像进行匹配。图库中的图像可以按照图像对应的地理位置的经纬度进行划分。
根据获取第一图像时卫星的轨道信息，可以知道成像载荷拍摄的景物大致的经纬度范围，根据大致的经纬度范围，可以找到图库中相同经纬度范围的图像集合，找到的第一图像所属的图像集合，将第一图像与图像集合中的图像匹配。在图像匹配的过程中，会在第一图像中得到至少两个匹配成功的参考点，进而获取匹配成功的参考点的位置信息。
参考点的位置信息可以包括参考点的经纬度信息以及参考点的高度信息。
步骤101中，所述根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星的姿态偏差量，可以为：利用所述卫星搭载的敏感器检测所述卫星的姿态，以获得第一姿态信息；根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，利用姿态确定模型获得第二姿态信息；根据所述第一姿态信息及所述第二姿态信息，确定所述姿态偏差量。
所述根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，利用姿态确定模型获得第二姿态信息，可以为：根据参考的位置信息和卫星的轨道信息，可以确定所述卫星与目标点的相对位置信息的信息，将所述参考点的信息、卫星的轨道信息和卫星与目标点的相对位置信息输出到姿态确定模型中，得到第二姿态信息。
所述姿态确定模型可以为确定卫星姿态的物理模型。
具体地，假设在第一图像中存在n个参考点，n为大于1的整数，根据参考点的位置信息，可以得到参考点的位置矢量：ri1,j1,k，ri2,j2,k，…，rin,jn,k。其中，rin,jn,k表示tk时刻，第n个参考点在图像中的像素点Pi,j对应的地面区域矢量，在地球固连坐标系的分量列阵的位置矢量。根据卫星与参考点之间的相对位置关系，以参考点为基准，确定参考点相对于卫星的矢量，参考点相对于卫星的视线矢量可以为ui1,j1,k，ui2,j2,k，…，uin,jn,k。其中，uin,jn,k表示第n个参考点对应的像素Pi,j的单位视线方向矢量在卫星本体系的分量列阵。根据卫星的轨道信息，可以确定卫星的位置矢量，所述卫星的位置矢量为rs,k，rs,k为tk时刻卫星的位置矢量在地球固连坐标系的分量列阵。
所述地球固连坐标系为与地球固连在一起随地球一起运动的坐标系，还可以称为地固坐标系。
根据参考点的位置矢量，可以得到每个参考点的位置矢量在地球固连坐标系的分量：
Figure GDA0003037279970000071
m＝1,2,…n。
其中，ρim,jm,k＝|rim,jm·k-rs,k|，uG,im,jm表示第m个参考点的位置矢量在地球固连坐标系的分量，rim,jm,k为表示tk时刻，第m个参考点在图像中的像素点Pi,j对应的地面区域矢量。根据参考点的矢量、参考点相对于卫星的矢量和卫星的矢量，可以计算卫星的姿态信息。
首先，需要确定卫星的姿态矩阵，由姿态矩阵对卫星的姿态进行求解。设A＝[uG,i1,j1,uG,i2,j2,…,uG,in,jn]，B＝[ui1,j1,k,ui2,j2,k,…,uin,jn,k]，如果没有测量误差，那么CSG＝BA-1，CSG表示tk时刻卫星相对于地球固连坐标系的姿态矩阵。因为在姿态确定的过程中不可避免的存在误差，所以B＝CsGA不再成立，此时考虑方程A＝GB，可由代数方程求得G的一个伪逆近似解G*＝ABT(BBT)-1，G为满足该方程的待求解方阵。此时G*不是正交阵，需要正交化
Figure GDA0003037279970000081
其中，I为单位矩阵，由此可求得最优的姿态矩阵：CSG＝(G0)T。
在n＝2时，由于A和B不为满秩矩阵，还需要采用双矢量定姿方程对卫星的姿态进行求解。双矢量定姿方程为：
Figure GDA0003037279970000082
其中，b1为ui1,j1,k，b2为ui2,j2,k，r1为uG,i1,j1，r2为uG,i2,j2，ki为两个矢量的权值，在本发明实施例中，k1＝k2＝0.5。
通过卫星的姿态矩阵和双矢量定姿方程，可以根据CSG求解得到卫星的姿态信息xk。此时，得到的卫星的姿态信息为相对准确的所述第二姿态信息。
卫星搭载的敏感器确定当前卫星的姿态信息，由敏感器得到的姿态信息为所述第一姿态信息。也就是说，卫星的姿态矩阵确定一个当前的卫星姿态信息，敏感器也确定一个当前的卫星姿态信息，这两个姿态信息由于获取的方式不同，会存在一定差异。将这两个姿态信息输入卫星姿态偏差模型，即将所述第一姿态信息和第二姿态信息输出卫星姿态偏差模型，可以确定卫星的姿态偏差量。
卫星姿态偏差模型可以为预先建立的，所述卫星姿态偏差模型可以利用二级扩展卡尔滤波器的偏差估计方式。
图2为二级扩展卡尔滤波器的工作方式，二级扩展卡尔滤波器的工作流程可以为：
当测量量与控制量输入时，无偏状态估计器利用输入的测量量与控制量对当前状态的卫星的姿态信息进行滤波估计；同时，偏差估计器对卫星姿态信息的偏差进行滤波估计；最后，将无偏状态估计器得到的估计结果与偏差估计器得到的估计结果进行耦合，实现偏差修正，得到校正后的卫星姿态信息与偏差的估计结果。
对于非线性离散随机系统，卫星姿态偏差方程可以为：
Figure GDA0003037279970000091
其中，xk表示卫星的姿态信息，这里对应第一姿态信息；yk表示卫星姿态信息的量测值，这里对应第二姿态信息；bk表示卫星姿态偏差量；uk为输入的预设控制信息；
Figure GDA0003037279970000092
表示偏差估计过程中的过程噪声，其协方差矩阵为Qx；
Figure GDA0003037279970000093
表示偏差估计过程中的偏差噪声，其协方差矩阵为Qb；vk为量测噪声，其协方差矩阵为R；fk表示xk+1为xk、uk和bk相关的函数；hk表示yk为xk和bk相关的函数。
对上式进行泰勒级数展开，并忽略高阶项，可得线性化后的方程为
Figure GDA0003037279970000094
其中，
Figure GDA0003037279970000101
通过上述公式的计算结构，可以得到无偏状态估计器的偏差估计公式为：
Figure GDA0003037279970000102
Figure GDA0003037279970000103
Figure GDA0003037279970000104
Figure GDA0003037279970000105
Figure GDA0003037279970000106
最优偏差估计器的偏差估计公式为：
bk+1|k＝bk|k
Figure GDA0003037279970000107
Figure GDA0003037279970000108
Figure GDA0003037279970000109
Figure GDA00030372799700001010
其中，对偏差状态和偏差的耦合关系为：
Figure GDA00030372799700001011
Figure GDA00030372799700001012
Figure GDA00030372799700001013
Figure GDA00030372799700001014
状态合成器为：
Figure GDA00030372799700001015
Figure GDA00030372799700001016
其中，xk+1|k+1、
Figure GDA0003037279970000111
和bk+1|k+1分别为二级扩展卡尔滤波的状态向量、无偏估计状态向量以及偏差估计向量。公式中其余的参数为偏差估计中的过程量，没有实际物理含义。
这样，就可以由第一姿态信息和第二姿态信息，得到姿态的偏差量。
在步骤102中，基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态信息进行偏差补偿，可以为：将所述姿态偏差量输入卫星姿态偏差模型中；利用具有所述姿态偏差量的姿态偏差模型，对通过卫星承载的敏感器测量得到的卫星姿态信息进行偏差补偿。
具体地，将步骤101中得到的姿态偏差量带入姿态偏差模型中的bk，通过确定的姿态偏差量对敏感器测量得到的卫星姿态信息进行偏差补偿，得到补偿后的姿态信息。
进一步地，在步骤103中，所述根据补偿后的姿态信息，确定目标点的位置信息，确定目标点的位置信息，包括：获取对包括有目标点的采集区域进行采集获得的第二图像；根据补偿后的姿态信息，确定所述第二图像的图像中心点对应的采集区域中心点的位置信息；确定所述目标点在所述第二图像中的图像目标点与所述图像中心点在所述第二图像中的距离；根据所述距离和所述采集区域中心点的位置信息，确定所述目标点的位置信息。
具体地，成像载荷继续将拍摄的第二图像传递到卫星搭载的定位设备，在所述第二图像中，含有需要进行定位的目标点的目标图像。根据获取第二图像时的补偿后的姿态信息和卫星轨道信息，可以确定第二图像的图像中心点对应的实际景物的位置信息。如果目标点不为图像的中心点，那么需要在第二图像中确定中心点与目标点的距离。需要说明的是，这里的距离不是实际景物的距离，而是图像中两个像元之间的间隔长度。然后将所述距离转换成真实的地理距离，结合中心点的位置信息，可以得到目标点的位置信息。
图3为本发明实施例提供的地物坐标信息的目标快速定位方法的具体实现流程示意图，如图3所述，所述定位方法的具体实现流程包括以下步骤：
步骤301，卫星获取包括有参考点的第一图像；
成像载荷对地面的景象拍摄，将拍摄到的第一图像传递给卫星。
步骤302，卫星将所述第一图像与图库中的图像进行匹配，获取匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
图库中的图像可以按照图像对应的地理位置的经纬度进行划分，根据获取第一图像时卫星的轨道信息，将所述第一图像与对应的图像集合中的图像匹配，得到匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
步骤303，根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星的姿态偏差量；
由所述参考点的位置信息和卫星的轨道信息，利用卫星姿态模型，可以得到获取所述参考点位置信息时卫星的第一姿态信息。此时，卫星通过承载的敏感器获取第二姿态信息。将所述第二姿态信息和第二姿态信息输入卫星姿态偏差模型，可以得到卫星的姿态偏差量。
步骤304，基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态信息进行偏差补偿；
将所述姿态偏差量输入卫星姿态偏差模型中，利用具有所述姿态偏差量的姿态偏差模型，对通过卫星承载的敏感器测量得到的卫星姿态信息进行偏差补偿。
步骤305，卫星获取包括有目标点的第二图像；
成像载荷将拍摄的第二图像传递到卫星，在所述第二图像中，含有需要进行定位的目标点的目标图像。
步骤306，根据补偿后的姿态信息，确定第二图像的中心点对应的位置信息；
定位设备根据获取第二图像时卫星轨道信息，利用补偿后的姿态信息，可以确定第二图像的图像中心点对应的实际景物的位置信息。
步骤307，根据所述中心点与目标点在图像中的距离，利用中心点的位置信息，确定所述目标点的位置信息。
如果目标点不为图像的中心点，那么需要在第二图像中确定中心点与目标点的距离。需要说明的是，这里的距离不是实际景物的距离，而是图像中两个像元之间的间隔长度。然后将所述距离转换成真实的地理距离，结合中心点的位置信息，可以得到目标点的位置信息。
本发明实施例还提供了一种地物坐标信息的目标快速定位装置，所述定位装置的结构如图4所示，所述定位装置400包括：偏差确定模块401、偏差补偿模块402和定位模块403。
所述偏差确定模块401，用于根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星的姿态偏差量。
所述偏差补偿模块402，用于基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态信息进行偏差补偿。
所述定位模块403，用于根据补偿后的姿态信息，确定所述目标点的位置信息。
进一步地，所述定位装置400还包括：第一获取模块404、匹配模块405和第二获取模块406。
所述第一获取模块404，用于获取包括有参考点的第一图像。
所述匹配模块405，用于将所述第一图像与图库中的图像进行匹配。
所述第二获取模块406，用于获取所述第一图像中匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
进一步地，所述第一获取模块404，还用于利用所述卫星搭载的传感器检测所述卫星的姿态，以获得第一姿态信息。
所述第二获取模块406，具体用于根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，利用姿态确定模型获得第二姿态信息。
所述偏差确定模块401，具体用于根据所述第一姿态信息及所述第二姿态信息，确定所述姿态偏差量。
进一步地，所述第一获取模块404，还用于获取对包括有目标点的采集区域进行采集获得的第二图像；
所述定位模块403，具体用于根据补偿后的姿态信息及表征所述卫星与目标点的相对位置信息的信息，确定所述第二图像的图像中心点对应的采集区域中心点的位置信息；确定所述目标点在所述第二图像中的图像目标点与所述图像中心点在所述第二图像中的距离；根据所述距离和所述采集区域中心点的位置信息，确定所述目标点的位置信息。
具体地，第一获取模块404获取包括参考点的第一图像，将所述第一图像传递给匹配模块405，匹配模块405将所述第一图像与图库中的图像进行匹配，得到至少两个匹配成功的参考点，并将匹配成功的参考点传递给第二获取模块406。第二获取模块406获取所述第一图像中匹配成功的至少两个参考点的位置信息，根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，利用姿态确定模型获得第二姿态信息。将参考点的位置信息传递给偏差确定模块401。
第一获取模块404获取卫星搭载的敏感器检测所述卫星的姿态，以获得第一姿态信息，然后将第一姿态信息传递给偏差确定模块401。偏差确定模块401根据第一姿态信息和第二姿态信息，确定姿态偏差量，然后将确定的姿态偏差量输入偏差补偿模块402，基于所述姿态偏差量，对通过敏感器获取的卫星的姿态信息进行偏差补偿，并将补偿后的姿态信息发送给定位模块403。
第一获取模块获取对包括有目标点的采集区域的第二图像，将所述第二图像传递给定位模块403。定位模块403根据补偿后的姿态信息，以及获取第二图像时的卫星轨道信息，对目标点进行定位。
本发明实施例还提供了一种卫星搭载设备，所述终端的组成结构如图5所示。
所述终端包括：通信接口501，用于与其他设备进行通信；
存储器502，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器503，分别与所述通信接口及所述存储介质相连，用于通过所述计算机程序至少可执行前述方法的步骤。
可以理解，处理器503可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器503中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器503可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器503可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器502，处理器503读取存储器502中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
存储器502可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性随机存取存储器(ferromagnetic random access memory，FRAM)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、同步静态随机存取存储器(Synchronous Static Random Access Memory，SSRAM)、动态随机存取存储器(DynamicRandom Access Memory，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous Dynamic RandomAccess Memory，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSynchronous Dynamic Random Access Memory，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(SyncLink Dynamic Random Access Memory，SLDRAM)、直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus Random Access Memory，DRRAM)。本发明实施例描述的存储器502旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时，执行：
根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星的姿态偏差量；
基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态信息进行偏差补偿；
根据补偿后的姿态信息，确定所述目标点的位置信息。
所述计算机程序被处理器运行时，还执行：
获取包括有参考点的第一图像；将所述第一图像与图库中的图像进行匹配；获取所述第一图像中匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
所述计算机程序被处理器运行时，还执行：
根据所述图库中参考点的位置信息，将所述图库中的图像划分为至少两个图像集合；其中，不同图像集合中包括的参考点所在的位置区域不同；根据获取所述第一图像时卫星的轨道信息，确定所述第一图像的采集区域所在的位置区域；确定所述第一图像的采集区域所在的位置区域对应的图像集合；将所述第一图像与确定的图像集合中的图像进行匹配。
所述计算机程序被处理器运行时，还执行：
利用所述卫星搭载的敏感器检测所述卫星的姿态，以获得第一姿态信息；根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，利用姿态确定模型获得第二姿态信息；根据所述第一姿态信息及所述第二姿态信息，确定所述姿态偏差量。
所述计算机程序被处理器运行时，还执行：
获取对包括有目标点的采集区域进行采集获得的第二图像；根据补偿后的姿态信息，确定所述第二图像的图像中心点对应的采集区域中心点的位置信息；确定所述目标点在所述第二图像中的图像目标点与所述图像中心点在所述第二图像中的距离；根据所述距离和所述采集区域中心点的位置信息，确定所述目标点的位置信息。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于地物坐标信息的目标快速定位的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用卫星搭载的敏感器检查所述卫星的姿态，以获得第一姿态信息；根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星与目标点的相对位置信息，输出所述参考点的位置信息、卫星的轨道信息和卫星与目标点的相对位置信息至姿态确定模型中，利用姿态确定模型，得到第二姿态信息；根据所述第一姿态信息和所述第二姿态信息，确定卫星的姿态偏差量；其中，所述参考点为位于地球表面或地球上空的已知位置信息的位置点；所述卫星姿态偏差方程为：
Figure FDA0003092872030000011
其中，xk表示卫星的姿态信息，对应所述第一姿态信息；yk表示卫星姿态信息的量测值，对应所述第二姿态信息；bk表示卫星姿态偏差量；uk为输入的预设控制信息；
Figure FDA0003092872030000012
表示偏差估计过程中的过程噪声，其协方差矩阵为Qx；
Figure FDA0003092872030000013
表示偏差估计过程中的偏差噪声，其协方差矩阵为Qb；vk为量测噪声，其协方差矩阵为R；fk表示xk+1为xk、uk和bk相关的函数；hk表示yk为xk和bk相关的函数；
基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态控制系统进行偏差补偿；
根据补偿后的姿态控制系统以及对地观测图像，确定目标点的位置信息，包括：获取对包括有目标点的采集区域进行采集获得的第二图像；根据补偿后的姿态控制系统，确定所述第二图像的图像中心点对应的采集区域中心点的位置信息；确定所述第二图像中的图像目标点与所述图像中心点在所述第二图像中的距离；根据所述距离和所述采集区域中心点的位置信息，确定所述目标点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取包括有参考点的第一图像；
将所述第一图像与图库中的图像进行匹配；其中，所述图库为卫星存储的图像信息库，所述图库中的图形中每个参考点的位置信息为已知信息；
获取所述第一图像中匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述图库中参考点的位置信息，将所述图库中的图像划分为至少两个图像集合；其中，不同图像集合中包括的参考点所在的位置区域不同；
所述将所述第一图像与图库中的图像进行匹配，包括：
根据获取所述第一图像时卫星的轨道信息，确定所述第一图像的采集区域所在的位置区域；
确定所述第一图像的采集区域所在的位置区域对应的图像集合；
将所述第一图像与确定的图像集合中的图像进行匹配。
4.一种基于地物坐标信息的目标快速定位的装置，其特征在于，所述装置包括：第一获取模块、第二获取模块、偏差确定模块、偏差补偿模块和定位模块；其中，
所述第一获取模块，用于利用卫星搭载的敏感器检查所述卫星的姿态，以获得第一姿态信息；
所述第二获取模块，用于根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星与目标点的相对位置信息，输出所述参考点的位置信息、卫星的轨道信息和卫星与目标点的相对位置信息至姿态确定模型中，利用姿态确定模型，得到第二姿态信息；其中，所述参考点为位于地球表面或地球上空的已知位置信息的位置点；
所述偏差确定模块，用于根据所述第一姿态信息和所述第二姿态信息，确定卫星的姿态偏差量；其中，所述卫星姿态偏差方程为：
Figure FDA0003092872030000021
其中，xk表示卫星的姿态信息，对应所述第一姿态信息；yk表示卫星姿态信息的量测值，对应所述第二姿态信息；bk表示卫星姿态偏差量；uk为输入的预设控制信息；
Figure FDA0003092872030000031
表示偏差估计过程中的过程噪声，其协方差矩阵为Qx；
Figure FDA0003092872030000032
表示偏差估计过程中的偏差噪声，其协方差矩阵为Qb；vk为量测噪声，其协方差矩阵为R；fk表示xk+1为xk、uk和bk相关的函数；hk表示yk为xk和bk相关的函数；
所述偏差补偿模块，用于基于所述姿态偏差量，对所述卫星的姿态信息进行偏差补偿；
所述定位模块，用于根据补偿后的姿态控制系统，确定目标点的位置信息；包括：获取对包括有目标点的采集区域进行采集获得的第二图像；根据补偿后的姿态控制系统，确定所述第二图像的图像中心点对应的采集区域中心点的位置信息；确定所述第二图像中的图像目标点与所述图像中心点在所述第二图像中的距离；根据所述距离和所述采集区域中心点的位置信息，确定所述目标点的位置信息。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：匹配模块；其中，
所述第一获取模块，用于获取包括有参考点的第一图像；
所述匹配模块，用于将所述第一图像与图库中的图像进行匹配；其中，所述图库为卫星存储的图像信息库，所述图库中的图形中每个参考点的位置信息为已知信息；
所述第二获取模块，用于获取所述第一图像中匹配成功的至少两个参考点的位置信息。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述第二获取模块，具体用于根据参考点的位置信息和卫星的轨道信息，确定卫星与目标点的相对位置信息，输出所述参考点的位置信息、卫星的轨道信息和卫星与目标点的相对位置信息至姿态确定模型中，利用姿态确定模型获得第二姿态信息；
所述偏差确定模块，具体用于根据所述第一姿态信息及所述第二姿态信息，确定所述姿态偏差量。
7.一种卫星搭载设备，其特征在于，包括：
通信接口，用于与其他设备进行通信；
存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器，分别与所述通信接口及存储介质相连，用于通过所述计算机程序至少执行权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
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