航空航天线阵传感器定位精度分析及影像几何质量控制研究

发布时间：2018-11-03 15:26

【摘要】：世界经济的飞速发展带动了城市的变迁和扩张,也带来了对土地利用与土地覆盖变化监测需求的增长,使得摄影测量这一快速获取土地基本资料的技术得到了更多的应用。而新的平台,新的传感器不断涌现,也对摄影测量数据的处理提出了更高的要求。本文针对航空航天线阵传感器,从平台、数学模型与地形三方面进行了定位精度分析及影像成像几何质量控制研究。 与框幅式影像相比,线阵影像受平台运行影响更大且处理不易,扫描行之间的突变是对影像处理造成困难的重要原因,论文分析了平台运行因素(速度、姿态变化)对影像成像几何质量的影响,并用公式予以表述,从而据其对影像拍摄过程的控制提出相应的建议。 研究并实现了基于仿真方法的卫星线阵影像几何质量控制方案。本文根据方案可行性论证原则,针对线阵影像的特点,利用仿真模拟技术对卫星数据进行简化仿真及几何精度分析,在相应的技术指标范围内,通过理论及模拟仿真分析选取系统的最优观测参数,为卫星设计参数及其方案可行性论证提供依据。文章设计实现了具体的卫星线阵影像模拟仿真流程,并根据星载大比例尺(1：5000)测绘相机方案的预先研究需要,将激光测距观测数据作为一种新参数——距离观测参数引入平差模型,用该模拟仿真流程实现了单线阵相机与多波束激光测距仪组合技术体制的方案可行性验证。理论与试验均表明,激光测距观测数据参与平差,有利于提高平差稳定性与可靠性,从而减少数据处理过程中所需要的控制点数量,降低生产成本,该单线阵相机与多波束激光测距仪组合技术体制基本可以满足1：5000比例尺测绘的需求,方案可行。 针对有理函数模型参数冗余,导致解不稳定的问题,本文介绍了一种基于离散阵和消去变换的逐步回归筛选参数方法。该方法在参数求解过程中消除冗余参数,用最少的参数拟合高分辨率影像的严格成像模型,显著改善了过度参数化引起的有理函数模型参数估计病态问题,达到优化有理函数模型的目的。论文采用SPOT5卫星提供的数据进行试验,结果表明,与岭估计方法相比,该有理函数模型优化方法只用筛选出的35个参数,精度提高了10%-20%,而评价有理函数模型参数的正规矩阵条件数从E+7数量级降低至约2000以内,即法方程的病态问题得到显著缓解。 针对线阵影像受地形高差坡度等变化影响较大的情况,提出根据地形、坡度等条件对拍摄影像时的平台运行高度、扫描拍摄角度等进行预先设计,并用公式给出设计调整的理论依据。推扫式成像行、列方向成像方式分别为非严格平行投影与中心投影,推扫方向的非严格平行投影导致,在地面高差发生变化时,影像该方向上产生over-sampling(地面低于平均平面)与under-sampling(地面高于平均平面)现象,文章从理论与实际数据两方面研究了地形高差、坡度对影像成像质量的影响,提出应考虑地形高差范围对航高进行设计调整,依据为,在焦距、视角、CCD大小不变情况下,n倍Z(摄影中心与地面间高差平均平均值)的高差引起n个像素误差；同时用公式描述了坡度、扫描角度与地面分辨率之间的关系,提出根据坡度对扫描拍摄角度进行设计调整,以优化影像获取质量。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P23

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本文编号：2308188