CN115046571B - 一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法及装置 - Google Patents

一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法及装置 Download PDF

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CN115046571B CN202210977600.8A CN202210977600A CN115046571B CN 115046571 B CN115046571 B CN 115046571B CN 202210977600 A CN202210977600 A CN 202210977600A CN 115046571 B CN115046571 B CN 115046571B
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Abstract

本申请实施例公开了一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法及装置。包括：确定在轨卫星的遥感相机拍摄的实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的坐标，获取在卫星本体坐标系下实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的矢量，得到实际光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；确定实际遥感影像对应的理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标，并获取在卫星本体坐标系下理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇指向地面点T的矢量，得到理想光轴矢量
Figure 634623DEST_PATH_IMAGE002
；根据理想光轴矢量
Figure 829892DEST_PATH_IMAGE002
与实际光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，计算星敏感器的安装误差矩阵
Figure 338233DEST_PATH_IMAGE004
；将星敏感器的安装误差矩阵
Figure 672263DEST_PATH_IMAGE004
作为上注信息上注卫星，卫星姿态控制系统根据上注信息更新星敏感器安装矩阵，完成星敏感器安装矩阵的在轨校正。

Description

一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法及装置
技术领域
本申请实施例涉及卫星控制领域，尤指一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法及装置。
背景技术
卫星在轨运行时，可以通过星敏感器来确定卫星的姿态。但在地面对卫星进行整体组装时，会造成星敏感器的安装误差，因此为了保证姿轨控系统的姿态确定精度，需要对星敏感器进行在轨校准。星敏感器是一类具有自主高精度姿态测量能力的仪器，输出姿态精度可达到角秒级。但实际卫星应用中，星敏感器安装误差往往可达角分级，远远大于仪器本身误差，影响其使用品质，因此有必要对星敏感器安装误差进行校正。
目前星敏感器的安装校正方法主要是利用惯性导航系统输出的姿态信息、位置信息以及星敏测量信息构造观测量，建立卡尔曼滤波模型，实现了星敏安装误差角在地面上的标定补偿。
上述方式是通过地面上实现标定补偿对卫星进行地面校正，无法实现卫星上星敏感器的在轨校正。
发明内容
为了解决上述任一技术问题，本申请实施例提供了一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法及装置。
一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法，包括：
步骤1：确定在轨卫星的遥感相机拍摄的实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的坐标，获取在卫星本体坐标系下实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的矢量，得到实际光轴矢量
Figure 346311DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤2：确定实际遥感影像对应的理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C的坐标，并获取在卫星本体坐标系下所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇指向地面点T的矢量，得到理想光轴矢量
Figure 430942DEST_PATH_IMAGE002
；
步骤3：根据理想光轴矢量
Figure 131045DEST_PATH_IMAGE003
与实际光轴矢量
Figure 748846DEST_PATH_IMAGE004
，计算星敏感器的安装误差矩阵
Figure 938518DEST_PATH_IMAGE005
；
步骤4：将星敏感器的安装误差矩阵
Figure 510445DEST_PATH_IMAGE005
作为上注信息上注卫星，卫星姿态控制系统根据所述上注信息更新星敏感器安装矩阵，完成所述星敏感器安装矩阵的在轨校正，实现卫星姿态的调整。
一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文所述的方法。
一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文所述的方法。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
基于实际遥感影像和理想遥感影像中所确定光轴矢量的差异，确定星敏感器的安装误差矩阵，从而实现在轨校正的目的，进而修正卫星在对地成像模式下获取的图像的中心点及经纬度信息，从而使遥感相机实际光轴中心点匹配对地成像模式目标点正中心，提高遥感图像的获取精度，克服现有技术中卫星在轨姿态控制过程中由于星敏感器引起的卫星姿态精度问题。
相较于传统的地面校正方法，具有如下优势，包括：
（1）实现了对卫星星敏感器安装误差矩阵的在轨校正；
（2）在轨校正可实现实时、准确的降低星敏感器误差，实时校正卫星姿态，提高卫星姿态分系统控制精度从而提高遥感相机在对地成像模式下获取到的图像精度。
本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例的实施例一起用于解释本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例技术方案的限制。
图1为本申请实施例提供的基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法的另一流程图；
图3为本申请实施例提供的理想状态下投影中心点的确定方式的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
针对卫星在地面组装时，星敏感器安装造成的偏差，以及卫星在轨运行时所处空间环境发生变化，敏感器相对基准也会受到不同程度的影响。由于相关技术中没有有效方法对在轨的卫星进行星敏感器的在轨校正，因此，为了解决这个问题，本申请提出了一种基于遥感图像信息分析的卫星星敏感器安装误差在轨校正方法，以遥感图像信息为依据的星敏感器安装误差快速校正方法。该方法通过分析遥感相机输出的图像信息与理想状态下遥感图像之间的误差关系，在此基础上推导了星敏感器安装误差校正方法。
图1为本申请实施例提供的基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
步骤101、确定在轨卫星的遥感相机拍摄的实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的坐标，获取在卫星本体坐标系下实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的矢量，得到实际光轴矢量
Figure 810977DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，利用在轨卫星遥感图像数据找出图像中心点，作为实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C，在地面找出图像中心点位置的经度、纬度以及海拔的坐标
Figure 519170DEST_PATH_IMAGE007
，利用得到的坐标求出在卫星本体坐标系中实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的矢量，得到实际光轴矢量
Figure 879744DEST_PATH_IMAGE006
。
步骤102：确定实际遥感影像对应的理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标，并获取在卫星本体坐标系下理想遥感影像中遥感相机的的投影中心点C＇指向地面点T的矢量，得到理想光轴矢量
Figure 708940DEST_PATH_IMAGE008
；
步骤103：根据理想光轴矢量
Figure 282004DEST_PATH_IMAGE009
与实际光轴矢量
Figure 375862DEST_PATH_IMAGE006
，计算星敏感器的安装误差矩阵
Figure 845021DEST_PATH_IMAGE005
；
可以通过计算理想光轴矢量
Figure 188277DEST_PATH_IMAGE009
与实际光轴矢量
Figure 797988DEST_PATH_IMAGE006
之间的差异，计算星敏感器安装误差矩阵
Figure 480773DEST_PATH_IMAGE010
。
步骤104、将星敏感器的安装误差矩阵
Figure 183150DEST_PATH_IMAGE010
作为上注信息上注卫星，卫星姿态控制系统根据所述上注信息更新星敏感器安装矩阵，完成星敏感器安装矩阵的在轨校正，实现卫星姿态的调整。
可以将安装误差矩阵
Figure 951386DEST_PATH_IMAGE010
上注到卫星上，通知卫星姿态控制系统根据上注信息更改星敏感器安装矩阵，完成星敏感器安装矩阵在轨校正。
本申请实施例提供的方法，基于实际遥感影像和理想遥感影像中所确定光轴矢量的差异，确定星敏感器的安装误差矩阵，从而实现在轨校正的目的，进而修正卫星在对地成像模式下获取的图像的中心点及经纬度信息，从而使遥感相机实际光轴中心点匹配对地成像模式目标点正中心，提高遥感图像的获取精度，克服现有技术中卫星在轨姿态控制过程中由于星敏感器引起的卫星姿态精度问题。
下面对本申请实施例提供的方法进行说明：
实际光轴矢量
Figure 131831DEST_PATH_IMAGE006
和理想光轴矢量
Figure 698817DEST_PATH_IMAGE009
可以通过如下方式得到：
通过如下方式得到实际光轴矢量
Figure 306516DEST_PATH_IMAGE006
，包括：
首先，根据实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的坐标，确定实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的实际参考矢量在地心惯性坐标系中的分量
Figure 562048DEST_PATH_IMAGE011
；
其次，利用地心惯性坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵
Figure 749446DEST_PATH_IMAGE012
，对实际参考矢量在地心惯性坐标系中的分量
Figure 469141DEST_PATH_IMAGE013
进行处理，得到实际光轴矢量
Figure 746276DEST_PATH_IMAGE006
，计算式为：
Figure 489104DEST_PATH_IMAGE014
。
图2为本申请实施例提供的基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法的另一流程图。如图2所示，所述方法包括：
步骤21：获取卫星下传的遥感图像在轨遥感相机的实际光轴矢量，包括：
步骤211、从卫星获取在轨遥感相机拍摄的实际遥感影像；
步骤212、确定实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的经度、纬度以及海拔的坐标
Figure 480194DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤213、计算实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的实际光轴矢量
Figure 257657DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure DEST_PATH_IMAGE018A
（1）
在式1中，
Figure 371938DEST_PATH_IMAGE013
表示实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的实际参考矢量在地心惯性坐标系中分量，
Figure 336483DEST_PATH_IMAGE012
为地心惯性坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵。
Figure DEST_PATH_IMAGE020AAA
（2）
其中，式2中的参数
Figure 36324DEST_PATH_IMAGE021
为实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C在地心惯性坐标系的位置，
Figure 465031DEST_PATH_IMAGE022
为实际遥感影像中地面点T在地心惯性坐标系的位置。
在式（2）中的实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C在地心惯性坐标系的位置
Figure 788696DEST_PATH_IMAGE023
的计算方式如式（3）：
Figure 568433DEST_PATH_IMAGE024
（3）
其中，
Figure 635746DEST_PATH_IMAGE025
为卫星的地心惯性坐标系的位置，
Figure 417495DEST_PATH_IMAGE026
为实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C在卫星本体坐标系的位置。
Figure 177641DEST_PATH_IMAGE027
为卫星本体坐标系到地心惯性坐标系的转换矩阵，由卫星姿态确定系统测量获得的卫星姿态计算得到。
在式（3）中的卫星本体坐标系到地心惯性坐标系的转换矩阵
Figure 382357DEST_PATH_IMAGE027
的计算方式如式（4）：
Figure 50099DEST_PATH_IMAGE028
（4）
其中，
Figure 391082DEST_PATH_IMAGE029
为遥感相机在卫星本体坐标系的安装矩阵，
Figure 617401DEST_PATH_IMAGE030
为遥感相机在地心惯性坐标系下的安装矩阵。
在式（2）中的实际遥感影像中地面点T在地心惯性坐标系的位置
Figure 43835DEST_PATH_IMAGE022
的计算方法如式（5）：
Figure 984109DEST_PATH_IMAGE031
Figure 976335DEST_PATH_IMAGE032
Figure 875021DEST_PATH_IMAGE033
（5）
其中，
Figure 293145DEST_PATH_IMAGE034
表示天球坐标系ECEF到地球坐标系ECI的转换矩阵，
Figure 771531DEST_PATH_IMAGE035
表示天球坐标系ECEF中的位置，
Figure 883844DEST_PATH_IMAGE036
为地球椭球的长半轴，
Figure 156693DEST_PATH_IMAGE037
为地球椭球的短半轴，
Figure 354456DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 869489DEST_PATH_IMAGE039
、
Figure 101887DEST_PATH_IMAGE040
分别为地球的章动和岁差、自转、极移的转换矩阵。坐标
Figure 280059DEST_PATH_IMAGE041
为实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的经度、纬度和海拔，其中实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C海拔由实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的经度和实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的纬度确定。
其中，岁差是回归年与恒星年的时间差，章动是月球对地球的引力导致地球在公转轨道上左右摇摆，极移是形成地球磁场外核的自转平面倾斜导致的。
通过如下方式得到理想光轴矢量
Figure 433960DEST_PATH_IMAGE009
，包括：
首先，确定理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇，并获取理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标，根据理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标，确定在地心惯性坐标系下理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇指向地面点T的理想参考矢量
Figure 785306DEST_PATH_IMAGE042
。
其次，利用地心惯性坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵
Figure 872211DEST_PATH_IMAGE012
，对理想参考矢量
Figure 985398DEST_PATH_IMAGE043
进行处理，得到理想光轴矢量
Figure 95437DEST_PATH_IMAGE003
，计算式为：
Figure 516054DEST_PATH_IMAGE044
。
所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标
Figure 395148DEST_PATH_IMAGE045
是通过如下方式得到的，包括：
首先，利用遥感相机在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 243019DEST_PATH_IMAGE046
以及星敏感器在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 338888DEST_PATH_IMAGE047
,获取遥感相机的光轴中心点与卫星中心点之间的距离；
其次，根据所述距离，得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇与卫星星下点之间经纬度的偏差；
再次，根据卫星星下点的经纬度与所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇与卫星星下点之间经纬度的偏差，得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度
Figure 297617DEST_PATH_IMAGE048
和纬度
Figure 562376DEST_PATH_IMAGE049
；
最后，根据理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度
Figure 518831DEST_PATH_IMAGE048
和纬度
Figure 400199DEST_PATH_IMAGE049
，确定遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的海拔
Figure 428915DEST_PATH_IMAGE050
。
其中，卫星星下点可以根据卫星实时下传的轨道信息确定的，根据卫星星下点的经纬度，以及所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇与卫星星下点之间经纬度之间的偏差得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标。
步骤22：获取卫星的理想遥感图像在轨遥感相机的理想光轴矢量
Figure 344919DEST_PATH_IMAGE009
，包括：
步骤221、获取卫星实时在轨下传的轨道信息、遥感相机在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 472275DEST_PATH_IMAGE046
以及星敏感器在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 106518DEST_PATH_IMAGE051
，并确定理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇；
本文所指的理想安装矩阵是卫星预先存储的安装矩阵，且在没有安装误差下对应的安装矩阵。
步骤222、确定遥感相机的投影中心点C＇的经度、纬度和海拔的坐标
Figure 344733DEST_PATH_IMAGE052
；
具体的，首先，获取卫星实时在轨下传的轨道信息、遥感相机在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 817040DEST_PATH_IMAGE046
以及星敏感器在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 912035DEST_PATH_IMAGE053
；然后，根据轨道信息和已知的常量参数以及卫星星下点轨迹计算公式计算星下点轨迹，得到星下点经纬度；接着根据计算得到的星下点经纬度、以及获取的遥感相机在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 971258DEST_PATH_IMAGE046
和星敏感器在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 75480DEST_PATH_IMAGE053
确定遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经纬度；再根据遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经纬度得到遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的海拔，最终得到遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标
Figure 903759DEST_PATH_IMAGE045
。
轨道信息可以包括：轨道六根数，轨道六根数包括：即轨道半长轴、偏心率、真近角、轨道倾角、升交点或降交点经度、近心点角距。
常量参数可以包括：地球自转速度、地心引力常数。
图3为本申请实施例提供的理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的确定方式的示意图。如图3所示，先根据轨道信息以及遥感相机在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 933770DEST_PATH_IMAGE046
以及星敏感器在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 214709DEST_PATH_IMAGE054
，获取遥感相机的光轴中心点与卫星中心点之间的距离L，再利用所述距离L，得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇与卫星的星下点之间经度偏差dL和纬度偏差dB，根据卫星星下点的经度以及理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇与卫星星下点之间经度偏差dL，得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度
Figure 857043DEST_PATH_IMAGE048
；根据卫星星下点的纬度以及遥感相机的光轴中心点与卫星星下点之间纬度偏差dB，得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的纬度
Figure 539828DEST_PATH_IMAGE049
；根据理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度
Figure 445468DEST_PATH_IMAGE048
和纬度
Figure 508976DEST_PATH_IMAGE049
，确定理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的海拔
Figure 158263DEST_PATH_IMAGE055
。
步骤223、计算理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇指向地面点T的理想光轴矢量
Figure 23451DEST_PATH_IMAGE003
；
Figure DEST_PATH_IMAGE057A
（6）
在式（6）中，
Figure 10911DEST_PATH_IMAGE058
为在地心惯性坐标系下理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇指向地面点T的理想参考矢量。
Figure 266443DEST_PATH_IMAGE059
（7）
在式（7）中，
Figure 453842DEST_PATH_IMAGE060
为理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇在地心惯性坐标系的位置，
Figure 907957DEST_PATH_IMAGE061
为理想遥感影像中地面点T在地心惯性坐标系的位置。
采用如下计算表达式得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇在地心惯性坐标系的位置
Figure 155398DEST_PATH_IMAGE062
，包括：
Figure 927920DEST_PATH_IMAGE063
（8）
在式（8）中，
Figure 919010DEST_PATH_IMAGE064
为理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇在卫星本体坐标系的位置；
Figure 493211DEST_PATH_IMAGE065
为卫星本体坐标系到地心惯性坐标系的理想转换矩阵；
其中，
Figure 911554DEST_PATH_IMAGE066
（9）
在式（9）中，
Figure 141678DEST_PATH_IMAGE046
为遥感相机在卫星本体坐标系下的理想安装矩阵，
Figure 966152DEST_PATH_IMAGE067
为遥感相机在地心惯性坐标系下的理想安装矩阵。
采用如下计算表达式得到理想遥感影像中地面点T在地心惯性坐标系的位置
Figure 598122DEST_PATH_IMAGE061
，包括：
Figure 984104DEST_PATH_IMAGE031
Figure 701524DEST_PATH_IMAGE068
Figure 565575DEST_PATH_IMAGE069
（10）
在式（10）中，坐标
Figure 550586DEST_PATH_IMAGE045
为理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度、纬度和海拔。
步骤23 ：判断步骤21中实际光轴矢量
Figure 310732DEST_PATH_IMAGE006
和步骤22中理想光轴矢量
Figure 312186DEST_PATH_IMAGE009
是否相同或相等。
若
Figure 183190DEST_PATH_IMAGE006
等于
Figure 586489DEST_PATH_IMAGE009
，则认为星敏感器安装矩阵在轨不需要校正；
若
Figure 744633DEST_PATH_IMAGE006
不等于
Figure 436645DEST_PATH_IMAGE009
，则认为星敏感器安装矩阵在轨需要校正，根据理想光轴矢量和实际光轴矢量计算星敏感器安装误差矩阵
Figure 173657DEST_PATH_IMAGE010
，根据公式
Figure 369146DEST_PATH_IMAGE070
计算安装误差矩阵。
步骤24：根据步骤23的结果，对星敏感器安装矩阵进行在轨校正，包括：
步骤241、将安装误差矩阵
Figure 267832DEST_PATH_IMAGE010
作为上注信息上注到卫星上，卫星姿态控制系统根据更改后的上注信息，更新星敏感器安装矩阵，实现对卫星姿态的在轨校正。
步骤242、获取在轨校正后的遥感相机图像并下传，重复进行步骤21、步骤22、步骤23，直至当
Figure DEST_PATH_IMAGE072
等于
Figure 414517DEST_PATH_IMAGE073
时，则认为星敏感器安装矩阵在轨不需要校正，至此，完成星敏感器安装矩阵在轨校正，从而实现对卫星姿态的调整，使得遥感相机获取图像的经纬度信息满足目标要求。
综上所述，本申请实施例提供的方法，针对卫星的在轨运行姿轨控系统中的星敏感器安装误差，根据遥感卫星的成像结果和地面推算的理想成像结果进行星敏感器的安装误差校正，使得卫星在轨运行状态中，卫星姿态控制系统的精度得以提升。利用遥感相机拍摄照片作为参考，能够利用简单的算法快速确定遥感相机投影中心指向地面点T的矢量，从而快速的完成星敏感器的在轨校正，算法简单且时间复杂度较低，提高了姿态控制分系统的精度。
相较于传统的地面校正方法，具有如下优势，包括：
（1）实现了对卫星星敏感器安装误差矩阵的在轨校正；
（2）在轨校正可实现实时、准确的降低星敏感器误差，实时校正卫星姿态，提高卫星姿态分系统控制精度从而提高遥感相机在对地成像模式下获取到的图像精度。
本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文任一项中所述的方法。
本申请实施例提供一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文任一项中所述的方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于 RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (8)

1.一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正方法，其特征在于，包括：
步骤1：确定在轨卫星的遥感相机拍摄的实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的坐标，获取在卫星本体坐标系下实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的矢量，得到实际光轴矢量
Figure 68855DEST_PATH_IMAGE002
；
步骤2：确定实际遥感影像对应的理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标，并获取在卫星本体坐标系下所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇指向地面点T的矢量，得到理想光轴矢量
Figure 786275DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤3：根据理想光轴矢量
Figure 384747DEST_PATH_IMAGE004
与实际光轴矢量
Figure 402381DEST_PATH_IMAGE002
，计算星敏感器的安装误差矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
步骤4：将星敏感器的安装误差矩阵
Figure 37893DEST_PATH_IMAGE006
作为上注信息上注卫星，卫星姿态控制系统根据所述上注信息更新星敏感器安装矩阵，完成所述星敏感器安装矩阵的在轨校正，实现卫星姿态的调整；
所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标
Figure 773768DEST_PATH_IMAGE007
是通过如下方式得到的，包括：
利用遥感相机在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE008
以及星敏感器在卫星本体坐标系的理想安装矩阵
Figure 107754DEST_PATH_IMAGE009
,获取遥感相机的光轴中心点与卫星中心点之间的距离；
根据所述距离，得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇与卫星星下点之间经纬度的偏差；
根据卫星星下点的经纬度与所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇与卫星星下点之间经纬度的偏差，得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度
Figure DEST_PATH_IMAGE010
和纬度
Figure 651999DEST_PATH_IMAGE011
；
根据理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度
Figure 583046DEST_PATH_IMAGE010
和纬度
Figure 540638DEST_PATH_IMAGE011
，确定遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的海拔
Figure DEST_PATH_IMAGE012
；
在理想光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE014
与实际光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE016
不相等时，利用如下计算表示得到安装误差矩阵
Figure 825120DEST_PATH_IMAGE005
，包括：
Figure 551767DEST_PATH_IMAGE017
。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
通过如下方式得到实际光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE019A
，包括：
根据实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的坐标，确定实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C指向地面点T的实际参考矢量在地心惯性坐标系中的分量
Figure DEST_PATH_IMAGE021A
；
利用地心惯性坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，对实际参考矢量在地心惯性坐标系中的分量
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
进行处理，得到实际光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE019AA
，计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
；
通过如下方式得到理想光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，包括：
确定理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇，并获取所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标，根据所述理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的坐标，确定在地心惯性坐标系下理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇指向地面点T的理想参考矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
利用地心惯性坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，对理想参考矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE030A
进行处理，得到理想光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE032
，计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用如下计算表达式得到实际参考矢量在地心惯性坐标系中的分量
Figure DEST_PATH_IMAGE035
和理想参考矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；
Figure DEST_PATH_IMAGE040
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure DEST_PATH_IMAGE044
分别为实际遥感影像和理想遥感影像中遥感相机的投影中心点在地心惯性坐标系的位置，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure DEST_PATH_IMAGE048
分别为实际遥感影像和理想遥感影像中地面点T在地心惯性坐标系的位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
采用如下计算表达式得到实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C在地心惯性坐标系的位置
Figure DEST_PATH_IMAGE042
，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
为卫星在地心惯性坐标系的位置，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
为实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C在卫星本体坐标系的位置，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为卫星本体坐标系到地心惯性坐标系的转换矩阵，由卫星姿态确定系统测量获得的卫星姿态计算得到；
Figure DEST_PATH_IMAGE060
为遥感相机在卫星本体坐标系下的安装矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
为遥感相机在地心惯性坐标系下的安装矩阵；
采用如下计算表达式得到理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇在地心惯性坐标系的位置
Figure DEST_PATH_IMAGE063
，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE065
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE067
；
Figure DEST_PATH_IMAGE069
为理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇在卫星本体坐标系的位置；
Figure DEST_PATH_IMAGE071
为卫星本体坐标系到地心惯性坐标系的理想转换矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE073
为遥感相机在卫星本体坐标系下的理想安装矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE075
为遥感相机在地心惯性坐标系下的理想安装矩阵。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用如下计算表达式得到实际遥感影像和理想遥感影像中地面点T在地心惯性坐标系的位置
Figure DEST_PATH_IMAGE076
、
Figure DEST_PATH_IMAGE077
，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE079
;
Figure DEST_PATH_IMAGE081
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE083
；
Figure DEST_PATH_IMAGE085
；
Figure DEST_PATH_IMAGE087
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE089
为地球椭球的长半轴，
Figure DEST_PATH_IMAGE091
为地球椭球的短半轴，
Figure DEST_PATH_IMAGE093
、
Figure DEST_PATH_IMAGE095
、
Figure DEST_PATH_IMAGE097
分别为地球的章动和岁差、自转、极移的转换矩阵；
坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE099
为实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的经度、纬度和海拔，其中实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C海拔由实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的经度和实际遥感影像中遥感相机的投影中心点C的纬度确定；
坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE101
为理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度、纬度和海拔，其中理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的海拔由理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的经度和理想遥感影像中遥感相机的投影中心点C＇的纬度确定。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将星敏感器的安装误差矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE103
作为上注信息上注卫星，卫星姿态控制系统根据所述上注信息更新星敏感器安装矩阵，完成所述星敏感器安装矩阵的在轨校正，实现卫星姿态的调整之后，所述方法还包括：
获取卫星在轨校正后的遥感图像；
重复执行步骤1至步骤4，直至得到的实际光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE105
与理想光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE107
相等时，则完成星敏感器安装矩阵在轨校正。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在理想光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE108
与实际光轴矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE105A
相等时，确定无需对进行星敏感器安装的在轨校正。
8.一种基于遥感影像的星敏感器安装误差校正装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至7任一项中所述的方法。
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