空间多谱段凝视型相机高精度定位方法研究

发布时间：2020-07-03 04:25

【摘要】：空间探测技术朝着高时间分辨率、多谱段方向发展,利用目标的多谱段特征可提高目标探测概率和降低虚警率。通常,在实验室会对卫星及载荷进行地面标定,但受卫星发射过程中重力改变、太阳辐射以及温度场变化等影响,实验室标定参数会发生难以预估的改变。因此,开展相机的空间几何定位工作具有重大意义。本文对多谱段相机的几何定位方法进行了研究,并开展了不同谱段间的图像配准方法的研究。目前,基于图像信息的配准方法已发展成熟,其局限性在于其精度受多谱段图像共有配准控制点的有效数量影响,配准精度不稳定。基于恒星轨迹测量的图像配准方法可以对卫星发射过程、轨道热变形引起的谱段间配准偏差进行修正。本文采用一种基于恒星测量的图像配准方法,依据恒星在相机焦平面拟合的成像轨迹进行谱段间配准,通过生成12?12数据模板,采用拉格朗日插值法,实现谱段间配准模型的解算。配准前,不同谱段间的图像坐标点数据存在2~7像素随机偏差,由配准所得坐标点与原图中所对应的坐标点之间的误差主要分布在0.05~0.5像素,该方法取得了较好的配准效果。本文研究了通过对恒星的观测实现相机空间几何定位模型和解算的方法。根据相机成像共线原理,利用在像面坐标系获取的星点位置,经过一系列坐标系转换,最终投影到天球坐标系,解算出在天球坐标系下对应的赤经赤纬。计算结果与星表中恒星赤经赤纬进行比对,对定位精度进行判定,该方法能够取得较高的定位精度。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V445.8
【图文】：

SPOT几何校验场

图 1.5 IKONOS 卫星地面检校场[18]Fig 1.5 IKONOS satellite ground check field日本的 ALOS 卫星，其搭载的传感器由前视、后视、正视三个线阵 CCD 相机构成。在发射前，ALOS 卫星技术人员开发出卫星图像精确处理几何标定系统，并提前定制出一整套完整标定计划方案。针对 ALOS 卫星特有的传感器和相机内部结构，通过设置若干个内方位参数，对分布于全球各地的检校场采用区域网平差方法进行标定，并根据 30 个内方位参数对整体实验进行标定。卫星标定结果显示，在无控条件下，卫星影像的平面能够达到 8m（RMS），高程定位精度能够达到 10m（RMS）。在卫星发射后，不同遥感卫星都结合自身平台和仪器结构特点选取合适方法进行卫星空间几何定位。国外研究成果表明，几何定位是卫星影像实现高精度定位关键所在。通过空间几何定位，对卫星以及相关载荷的偶然误差和系统误差进行修正，提高相机成像几何质量，确保遥感卫星在实际应用中取得良好效果。

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本文编号：2739183