亞米級敏捷衛星的無場幾何定標方法研究

《亞米級敏捷衛星的無場幾何定標方法研究》是依託武漢大學，由蔣永華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：亞米級敏捷衛星的無場幾何定標方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔣永華
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

亞米級敏捷衛星是光學遙感衛星的發展趨勢。隨著空間解析度的日益增高，傳統幾何定標方法受限於高精度定標控制數據的獲取及更新，難以適用於亞米級衛星的高精度幾何定標。本項目旨在利用敏捷衛星的快速機動優勢，研究無場幾何定標理論及方法，最終在無需定標場控制數據的條件下實現亞米級敏捷衛星的外/內定標，從而克服傳統幾何定標方法嚴重依賴定標場控制數據的問題，為解決低成本、快速化、常態化定標的難題奠定理論和方法基礎，保障我國後續亞米級敏捷衛星的幾何定位精度。

結題摘要

隨著新一代衛星解析度的日益走高，傳統依賴幾何定標場的定標方法將越來越受限於高精度控制數據的獲取及更新，難以很好的保障亞米級敏捷衛星的幾何定位精度。然而，利用新一代衛星的敏捷成像模式，可以研究不依賴定標場的幾何定標方法（無場定標），彌補傳統幾何定標對地面高精度控制的嚴重依賴，很好地保障後續亞米級衛星的幾何定位精度。本課題針對星上動態誤差和靜態誤差，分別開展無場外定標和無場內定標研究。針對無場外定標，根據敏捷機動拍攝條件下外方位元素誤差引起的幾何定位誤差大小相近、方向相反特性，提出並驗證定標模型；針對無場內定標，建立同名點幾何定位一致性約束，提出單星自定標和多星交叉定標方法模型並開展試驗驗證。本課題利用仿真數據和在軌真實衛星數據驗證了方法的可行性和有效性。針對無場外定標，仿真了衛星0°偏航和180°偏航拍攝的同一區域的兩張影像，提取了兩張影像中的4個同名點完成無場外定標，定標後無控定位精度從15像素（2m解析度）提升到1.5像素。同時，試驗表明該方法無法消除偏航角方向的系統誤差；但由於偏航角誤差對幾何定位的影響較小，並不影響該方法的可用性。針對無場內定標，收集了2景內蒙區域的ZY02C影像進行單星自定標，並收集了太原、河南、安平、天津四個區域的總計4景影像進行精度驗證，結果表明本課題提出的自定標方法與傳統定標場定標方法均能將影像內精度從2個像素提升到0.8像素內，且兩種方法精度僅相差0.02像素；收集了3景天津區域、1景河南區域的遙感4號影像開展幾何交叉定標驗證，結果表明幾何交叉定標精度可達到0.01像素，定標後影像內精度均優於0.7像素，且交叉定標與傳統定標場定標方法精度相當。本課題克服傳統幾何定標方法嚴重依賴定標場控制數據的問題，為解決低成本、快速化、常態化定標的難題奠定理論和方法基礎，保障我國後續亞米級敏捷衛星的幾何定位精度。