CN114201489B - 一种快速并行的在轨像移匹配方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种快速并行的在轨像移匹配方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速并行的在轨像移匹配方法、装置及存储介质，其中方法包括：当根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时得到最终采样间隔并按预设规则构建三维数据表，当在轨应用时，根据实时采集目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询三维数据表，得到实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据最小采样单元计算得到偏流角并发送至目标卫星以补偿偏航角。其通过推扫相机的像移速度矢量分布特点和成像MTF约束条件，计算得到偏流角以调整卫星偏航角。解决现有推扫相机在轨采用模型分片依次计算软硬件复杂度较高的问题。

Description

一种快速并行的在轨像移匹配方法、装置及存储介质
技术领域
本申请涉及卫星轨道运动技术领域，特别是涉及一种快速并行的在轨像移匹配方法、装置及存储介质。
背景技术
TDI(Time Delay Integration)推扫相机由于在成像幅宽、连续性和多级积分的优势，目前已经是当今对地观测遥感的主流。在轨成像时，由于卫星轨道运动、姿态机动、地球自转等因素会导致地面目标在成像焦平面上所成的像产生像移。像移的产生会制约TDI推扫相机的成像质量，所以需要在轨实时进行像移匹配。结合TDI成像原理，要求焦平面上各像点的像移速度矢量方向和大小必须与TDI探测器(CMOS或CCD)的电荷包转移速度方向和大小相匹配。若像移失配，则会造成焦平面MTF退化，导致成像模糊，分辨率和对比度下降。
像移匹配主要是通过电子学补偿实现。首先通过像移速度矢量计算模型计算焦面像移速度矢量。然后根据像移矢量和TDI探测器的夹角，即偏流角，作为卫星偏航角调整依据。根据像移速度矢量的大小调整TDI探测器的行频。从而实现TDI积分方向和速度的配准。像移速度矢量模型由于涉及大量的复杂计算，星上通常是单独设立一个计算单元来完成，如DSP。DSP先接收实时的卫星轨道数据和待计算的焦平面位置点，再将计算得到的像移速度矢量结果发送给成像控制单元。若焦平面由多片探测器组成，则需要重复多次计算不同位置探测器的像移速度矢量。显然随着探测器片数的增多，计算负担和周期不断加重。
因此，如何设计一种更为高效的在轨移像匹配方法显得尤为重要。
发明内容
本申请提供一种快速并行的在轨像移匹配方法、装置及存储介质，以解决现有推扫相机在轨采用模型分片依次计算软硬件复杂度较高、效率较低的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种快速并行的在轨像移匹配方法，包括：获取预设的采样间隔，并循环对采样间隔进行更新，直至根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔；
将根据最终采样间隔采集到的侧摆角、俯仰角和星下点纬度按预设规则构建三维数据表；
当在轨应用时，根据实时采集的目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询三维数据表，得到实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据最小采样单元计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角并发送至目标卫星以补偿偏航角。
作为本申请的进一步改进，获取预设的采样间隔，并循环对采样间隔进行更新，直至根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔，包括：
获取预设的采样间隔，并根据采样间隔采集卫星侧摆或俯仰成像时的多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度；
利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到多个MTF下降值，再选取出最小MTF下降值；
当最小MTF下降值不超过预设MTF最小约束值时，收缩采样间隔，并重新采集多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度后进行计算和判断，直至得到的最小MTF下降值超过预设MTF最小约束值时为止，得到最终采样间隔。
作为本申请的进一步改进，利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到多个MTF下降值，再选取出最小MTF下降值，包括：
利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度构建初始的三维数据表，并通过插值计算得到多组像移速度抽样值和偏流角抽样值；
根据预设的像移速度理想值和多个像移速度抽样值计算得到像移速度失配引起的多个第一MTF值，并选取最小第一MTF值；
根据预设的偏流角理想值和多个偏流角抽样值计算得到偏流角匹配误差引起的第二MTF下降值，并选取最小第二MTF值。
作为本申请的进一步改进，第一MTF下降值计算公式为：
Figure BDA0003383828020000031
其中ΔV＝Vm-Vs，
MTF-v为第一MTF下降值，M为预设的TDI探测器积分级数，Vm为像移速度理想值、Vs为像移速度抽样值、fc为预设的特征频率、fN为预设的奈奎斯特频率。
作为本申请的进一步改进，第二MTF下降值计算公式为：
Figure BDA0003383828020000032
其中Δβ＝Am-As，
MTF-a为第二MTF下降值，M为预设的TDI探测器积分级数，Am为偏流角理想值、As为偏流角抽样值、fc为预设的特征频率、fN为预设的奈奎斯特频率。
作为本申请的进一步改进，采样间隔包括针对于侧摆角和俯仰角的第一采样间隔，以及针对于星下点纬度的第二采样间隔，对采样间隔进行更新时，优先更新所述第二采样间隔，次优先更新第一采样间隔。
作为本申请的进一步改进，采样间隔更新时的最小步进单位为1°。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种快速并行的在轨像移匹配装置，包括：计算模块，获取预设的采样间隔，并循环对采样间隔进行更新，直至根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔；
构建模块，将根据最终采样间隔采集到的侧摆角、俯仰角和星下点纬度按预设规则构建三维数据表；
应用模块，当在轨应用时，根据实时采集的目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询所述三维数据表，得到实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据最小采样单元计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角并发送至目标卫星以补偿偏航角。
为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种计算机设备，计算机设备包括处理器、与处理器耦接的存储器，存储器中存储有程序指令，程序指令被处理器执行时，使得处理器执行上述中任一项的快速并行的在轨像移匹配方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种存储介质，存储有能够实现上述中任一项的快速并行的在轨像移匹配方法的程序指令。
本申请的有益效果是：本申请的快速并行的在轨像移匹配方法通过当根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时得到最终采样间隔并按预设规则构建三维数据表，当在轨应用时，根据实时采集的目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询三维数据表，得到实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据最小采样单元计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角并发送至目标卫星以补偿偏航角。其通过推扫相机的像移速度矢量分布特点和成像MTF约束条件，计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角以调整卫星偏航角。解决现有推扫相机在轨采用模型分片依次计算软硬件复杂度较高、效率较低的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的快速并行的在轨像移匹配方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的快速并行的在轨像移匹配装置的功能模块示意图；
图3是本发明实施例的计算机设备的结构示意图；
图4是本发明实施例的存储介质的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
图1是本发明实施例的快速并行的在轨像移匹配方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本申请的方法并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，该方法包括：
步骤S1、获取预设的采样间隔，并循环对采样间隔进行更新，直至根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔。
需要说明的是，TDI(Time Delay Integration)推扫相机由于在成像幅宽、连续性和多级积分的优势，目前已经是当今对地观测遥感的主流。在轨成像时，由于卫星轨道运动、姿态机动、地球自转等因素会导致地面目标在成像焦平面上所成的像产生像移。像移的产生会制约TDI推扫相机的成像质量，所以需要在轨实时进行像移匹配。结合TDI成像原理，要求焦平面上各像点的像移速度矢量方向和大小必须与TDI探测器(CMOS或CCD)的电荷包转移速度方向和大小相匹配。若像移失配，则会造成焦平面MTF退化，导致成像模糊，分辨率和对比度下降。
在本实施例中，获取预设的采样间隔，并根据采样间隔采集卫星侧摆或俯仰成像时的多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度。采样间隔包括针对于侧摆角和俯仰角的第一采样间隔，以及针对于星下点纬度的第二采样间隔，对采样间隔进行更新时，优先更新第二采样间隔，次优先更新第一采样间隔。根据经验，卫星侧摆角和俯仰角属于同一类参数，且对像移矢量的影响程度接近。所以将卫星侧摆角和俯仰角的采样间隔设为第一采样间隔Sam1。将星下点纬度的采样间隔设置为第二采样间隔Sam2。采样间隔更新时的最小步进单位为1°。若处理器存储空间够多，可以将初始设置的采样间隔设置的更低，以减少迭代的次数。利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔。
进一步的，获取预设的采样间隔，并循环对采样间隔进行更新，直至根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔，包括：
获取预设的采样间隔，并根据采样间隔采集卫星侧摆或俯仰成像时的多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度。
需要说明的是，首先确认像移速度矢量模型输入量，根据在轨成像特点，分为两类：固定参数和变化参数。其中固定参数包括：地球参数：地球长半径、短半径、自转角速率。卫星参数：轨道高度、轨道倾角i(遥感卫星保持该轨道参数稳定不变)。相机参数：焦距、探测器像元尺寸。
变化参数包括：卫星参数：、侧摆角raw、俯仰角pitch、偏航角yaw、侧摆角速率、俯仰角速率、偏航角速率、星下点纬度latitude。相机参数：像元坐标Px、Py。其中，不考虑机动摆扫成像，轨道角速率均设置为0。
具体地，根据经验，卫星侧摆角和俯仰角属于同一类参数，且对像移矢量的影响程度接近。所以将卫星侧摆角和俯仰角的采样间隔设为第一采样间隔Sam1。将星下点纬度的采样间隔设置为第二采样间隔Sam2。以一般遥感任务为参考，设侧摆角和俯仰角范围为±40°(设左侧摆，后摆为+)；星下点纬度范围设置为±70°(设北纬为+)。
进一步的，利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到多个MTF下降值，再选取出最小MTF下降值。
具体地，获取预设的采样间隔，并根据采样间隔采集卫星侧摆或俯仰成像时的多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度，利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算所有遍历组得到多个MTF下降值，再选取出最小MTF下降值。
进一步的，当最小MTF下降值不超过预设MTF最小约束值时，收缩采样间隔，并重新采集多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度后进行计算和判断，直至得到的最小MTF下降值超过预设MTF最小约束值时为止，得到最终采样间隔。
具体地，当最小MTF下降值不超过预设MTF最小约束值时收缩采样间隔，收缩最小步进单位均为1°，并重新采集多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度后进行计算和判断，若直至得到的最小MTF下降值超过预设MTF最小约束值时为止，则认定针对侧摆角、俯仰角和星下点纬度三个输入参数的采样间隔(sam1、sam1、sam2)设计合理，满足像移MTF的要求，得到最终采样间隔。
进一步的，利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到多个MTF下降值，再选取出最小MTF下降值，包括：
利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度构建初始的三维数据表，并通过插值计算得到多组像移速度抽样值和偏流角抽样值。
具体地，确认以卫星侧摆角、俯仰角和星下点纬度作为数据表的索引参数，可以构建一个三维数据表。设相机有N片探测器，则需要建立独立的N组三维数据表。通过蒙特卡洛方法对侧摆角raw、俯仰角pitch、星下点纬度latitude生成3组独立的随机数。通过蒙特卡洛方法生成索引参数随机数组时，尽可能产生足够多的样本，以更逼近真实仿真结果。
将每个参数组合代入像速矢量模型计算，得到对应的像移速度理想值Vm，偏流角理想值Am。根据每个组合中的侧摆角raw、俯仰角pitch、星下点纬度latitude3个参数和建立的3组采样三维数据表，进行三维插值，插值计算流程如下：例如设某一参数组合为(r0、p0、l0)，搜索每个参数所在的采样间隔区间，分别为(r1～r2)、(p1～p2)、(l1、l2)。设以上述参数组合为索引条件，在三维数据表中表示为F(r、p、l)。则：
Figure BDA0003383828020000081
Figure BDA0003383828020000082
推导得：
Figure BDA0003383828020000083
同理得：
Figure BDA0003383828020000084
则
Figure BDA0003383828020000085
设F(r0,p0,l0)＝(Vs,As)，则Vs为计算得到的像移速度抽样值，As为偏流角抽样值。
进一步的，根据预设的像移速度理想值和多个像移速度抽样值计算得到像移速度失配引起的多个第一MTF值，并选取最小第一MTF值；
具体地，第一MTF下降值计算公式为：
Figure BDA0003383828020000091
其中ΔV＝Vm-Vs，
MTF-v为所述第一MTF下降值，M为预设的TDI探测器积分级数，Vm为所述像移速度理想值、Vs为所述像移速度抽样值、fc为预设的特征频率、fN为预设的奈奎斯特频率。计算由于像移失配引入的MTF退化时，积分级数M的取值一定要以在轨可能用到的最大值为准。
进一步的，根据预设的偏流角理想值和多个偏流角抽样值计算得到偏流角匹配误差引起的第二MTF下降值，并选取最小第二MTF值。
具体地，第二MTF下降值计算公式为：
Figure BDA0003383828020000092
其中Δβ＝Am-As，
MTF-a为所述第二MTF下降值，M为预设的TDI探测器积分级数，Am为所述偏流角理想值、As为所述偏流角抽样值、fc为预设的特征频率、fN为预设的奈奎斯特频率。
步骤S2、将根据所述最终采样间隔采集到的所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度按预设规则构建三维数据表。
需要说明的是，当卫星侧摆或俯仰成像时，由于视线长度和目标点的变化，焦平面上的像速矢量都发生变化；由于地球是椭球体，且不同纬度的自转线速度不同，所以星下点纬会引入像速矢量变化。确认以卫星侧摆角、俯仰角和星下点纬度作为数据表的索引参数，可以构建一个三维数据表。设相机有N片探测器，则需要建立独立的N组三维数据表。
步骤S3、当在轨应用时，根据实时采集的目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询所述三维数据表，得到实时侧摆角、所述实时俯仰角和实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据最小采样单元计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角并发送至目标卫星以补偿偏航角。
具体地，当在轨应用时，根据实时的侧摆角raw0、俯仰角pitch0、星下点纬度latitude0，各成像单元自行搜索三维数据表中包括该参数的最小采样单元。计算像移速度抽样值Vs，换算为行频来驱动TDI探测器成像。由于相机调整偏流角以中心片的偏流角为准，所以将中心片的偏流角抽样值As发送给卫星的姿轨控单元，完成偏航角的实时补偿。由于并行计算简单易行，行频和偏流角的更新频率可以达到5Hz甚至更高。常规方式更新频率一般为1Hz。
本发明实施例的快速并行的在轨像移匹配方法通过当根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时得到最终采样间隔并按预设规则构建三维数据表，当在轨应用时，根据实时采集的目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询三维数据表，得到实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据最小采样单元计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角并发送至目标卫星以补偿偏航角。其通过推扫相机的像移速度矢量分布特点和成像MTF约束条件，计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角以调整卫星偏航角。解决现有推扫相机在轨采用采用模型分片依次计算软硬件复杂度较高、效率较低的问题。
图2是本申请实施例的快速并行的在轨像移匹配装置的功能模块示意图。如图2所示，该在轨像移匹配装置2包括计算模块21、构建模块22、应用模块23。
计算模块21，用于获取预设的采样间隔，并循环对采样间隔进行更新，直至根据所样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔；
构建模块22，用于将根据最终采样间隔采集到的侧摆角、俯仰角和星下点纬度按预设规则构建三维数据表；
应用模块23，用于当在轨应用时，根据实时采集的目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询所述三维数据表，得到实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据最小采样单元计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角并发送至所述目标卫星以补偿偏航角。
可选地，计算模块21执行获取预设的采样间隔，并循环对采样间隔进行更新，直至根据采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔的操作包括：
获取预设的采样间隔，并根据采样间隔采集卫星侧摆或俯仰成像时的多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度；
利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到多个MTF下降值，再选取出最小MTF下降值；
当最小MTF下降值不超过预设MTF最小约束值时，收缩采样间隔，并重新采集多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度后进行计算和判断，直至得到的最小MTF下降值超过预设MTF最小约束值时为止，得到最终采样间隔。
可选地，计算模块21执行利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到多个MTF下降值，再选取出最小MTF下降值的操作包括：
利用多组侧摆角、俯仰角和星下点纬度构建初始的三维数据表，并通过插值计算得到多组像移速度抽样值和偏流角抽样值；
根据预设的像移速度理想值和多个像移速度抽样值计算得到像移速度失配引起的多个第一MTF值，并选取最小第一MTF值；
根据预设的偏流角理想值和多个偏流角抽样值计算得到偏流角匹配误差引起的第二MTF下降值，并选取最小第二MTF值。
可选地，第一MTF下降值计算公式为：
Figure BDA0003383828020000111
其中ΔV＝Vm-Vs，
MTF-v为第一MTF下降值，M为预设的TDI探测器积分级数，Vm为像移速度理想值、Vs为像移速度抽样值、fc为预设的特征频率、fN为预设的奈奎斯特频率。
可选地，第二MTF下降值计算公式为：
Figure BDA0003383828020000121
其中Δβ＝Am-As，
MTF-a为第二MTF下降值，M为预设的TDI探测器积分级数，Am为偏流角理想值、As为偏流角抽样值、fc为预设的特征频率、fN为预设的奈奎斯特频率。
可选地，采样间隔包括针对于侧摆角和俯仰角的第一采样间隔，以及针对于星下点纬度的第二采样间隔，对采样间隔进行更新时，优先更新第二采样间隔，次优先更新第一采样间隔。
可选地，采样间隔更新时的最小步进单位为1°。
关于上述实施例快速并行的在轨像移匹配装置中各模块实现技术方案的其他细节，可参见上述实施例中的快速并行的在轨像移匹配方法中的描述，此处不再赘述。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可
请参阅图3，图3为本申请实施例的计算机设备的结构示意图。如图3所示，该计算机设备30包括处理器31及和处理器31耦接的存储器32。
存储器32存储有程序指令，程序指令被处理器31执行时，使得处理器31执行上述实施例中的快速并行的在轨像移匹配方法的步骤。
其中，处理器31还可以称为CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)。处理器31可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器31还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)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。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
参阅图4，图4为本申请实施例的存储介质的结构示意图。本申请实施例的存储介质存储有能够实现上述所有方法的程序指令41，其中，该程序指令41可以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等计算机设备。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种快速并行的在轨像移匹配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取预设的采样间隔，并循环对所述采样间隔进行更新，直至根据所述采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔；
将根据所述最终采样间隔采集到的所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度按预设规则构建三维数据表；
当在轨应用时，根据实时采集的目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询所述三维数据表，得到所述实时侧摆角、所述实时俯仰角和所述实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据所述最小采样单元计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角并发送至所述目标卫星以补偿偏航角；
所述获取预设的采样间隔，并循环对所述采样间隔进行更新，直至根据所述采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔，包括：
获取所述预设的采样间隔，并根据所述采样间隔采集卫星侧摆或俯仰成像时的多组所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度；
利用多组所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度计算得到多个所述MTF下降值，再选取出最小MTF下降值；
当所述最小MTF下降值小于预设MTF最小约束值时，收缩所述采样间隔，并重新采集多组所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度后进行计算和判断，直至得到的所述最小MTF下降值大于等于所述预设MTF最小约束值时为止，得到所述最终采样间隔。
2.如权利要求1所述的快速并行的在轨像移匹配方法，其特征在于，所述利用多组所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度计算得到多个所述MTF下降值，再选取出最小MTF下降值，包括：
利用多组所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度构建初始的三维数据表，并通过插值计算得到多组像移速度抽样值和偏流角抽样值；
根据预设的像移速度理想值和多个所述像移速度抽样值计算得到像移速度失配引起的多个第一MTF下降值，并选取最小第一MTF值；
根据预设的偏流角理想值和多个所述偏流角抽样值计算得到偏流角匹配误差引起的第二MTF下降值，并选取最小第二MTF值。
3.如权利要求2所述的快速并行的在轨像移匹配方法，其特征在于，所述第一MTF下降值计算公式为：
Figure FDA0004137350780000021
其中ΔV＝Vm-Vs，
MTF-v为所述第一MTF下降值，M为预设的TDI探测器积分级数，Vm为所述像移速度理想值、Vs为所述像移速度抽样值、fc为预设的特征频率、fN为预设的奈奎斯特频率。
4.如权利要求2所述的快速并行的在轨像移匹配方法，其特征在于，所述第二MTF下降值计算公式为：
Figure FDA0004137350780000031
其中Δβ＝Am-As，
MTF-a为所述第二MTF下降值，M为预设的TDI探测器积分级数，Am为所述偏流角理想值、As为所述偏流角抽样值、fc为预设的特征频率、fN为预设的奈奎斯特频率。
5.如权利要求1所述的快速并行的在轨像移匹配方法，其特征在于，所述采样间隔包括针对于所述侧摆角和所述俯仰角的第一采样间隔，以及针对于所述星下点纬度的第二采样间隔，所述对所述采样间隔进行更新时，优先更新所述第二采样间隔，次优先更新所述第一采样间隔。
6.如权利要求1所述的快速并行的在轨像移匹配方法，其特征在于，所述采样间隔更新时的最小步进单位为1°。
7.一种快速并行的在轨像移匹配装置，其特征在于，其包括：
计算模块，获取预设的采样间隔，并循环对所述采样间隔进行更新，直至根据所述采样间隔采集的卫星侧摆或俯仰成像时的侧摆角、俯仰角和星下点纬度计算得到的MTF下降值满足预设MTF约束条件时为止，得到最终采样间隔，包括：
获取所述预设的采样间隔，并根据所述采样间隔采集卫星侧摆或俯仰成像时的多组所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度；
利用多组所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度计算得到多个所述MTF下降值，再选取出最小MTF下降值；
当所述最小MTF下降值小于预设MTF最小约束值时，收缩所述采样间隔，并重新采集多组所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度后进行计算和判断，直至得到的所述最小MTF下降值大于等于所述预设MTF最小约束值时为止，得到所述最终采样间隔；
构建模块，将根据所述最终采样间隔采集到的所述侧摆角、所述俯仰角和所述星下点纬度按预设规则构建三维数据表；
应用模块，当在轨应用时，根据实时采集的目标卫星的实时侧摆角、实时俯仰角和实时星下点纬度查询所述三维数据表，得到所述实时侧摆角、所述实时俯仰角和所述实时星下点纬度各自对应的最小采样单元，再根据所述最小采样单元计算得到像移速度换算为行频来驱动TDI探测器成像及计算得到偏流角并发送至所述目标卫星以补偿偏航角。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器、与所述处理器耦接的存储器，所述存储器中存储有程序指令，所述程序指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6中任一项权利要求所述的快速并行的在轨像移匹配方法的步骤。
9.一种存储介质，其特征在于，存储有能够实现如权利要求1-6中任一项所述的快速并行的在轨像移匹配方法的程序指令。
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