《基於在軌交叉成像的敏捷光學衛星無場地幾何定標方法》是依託武漢大學，由楊博擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於在軌交叉成像的敏捷光學衛星無場地幾何定標方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊博
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
交叉成像是敏捷光學衛星特有的一種重要成像模式。利用對同一地區沿軌推掃和垂軌擺掃獲取的兩景偏航角相差接近90度的“交叉影像”，基於同名光線空間相交的幾何關係，可在無定標場條件下實現相機內方位元素的精確標定，從而解決現有基於地面定標場方法成本高、時效性差以及精度受限等瓶頸問題。本項目擬根據敏捷光學衛星交叉成像特點，研究其幾何定標模型及方法。針對現有幾何定標模型因未顧及垂軌擺掃成像時存在的高頻、非線性變化的行姿態誤差，導致模型精度較低，以及無定標場條件下缺少地面控制點時，待平差參數相關引起的平差模型病態等問題，本項目擬研究顧及姿態修正的交叉成像幾何定標模型以及附加約束條件的定標參數平差模型，並在此基礎上研究穩健的模型求解方法。通過本項目的研究，可為敏捷光學衛星無場地幾何定標方法提供理論基礎和核心算法，完善我國光學衛星幾何定標理論與方法體系。
結題摘要
近年來，隨著我國光學遙感衛星技術的不斷發展，具有超高解析度和超高敏捷能力的衛星的研製已提上日程，是我國未來對地觀測系統的重要組成部分。交叉成像是敏捷光學衛星特有的一種重要成像模式。利用對同一地區沿軌推掃和垂軌擺掃獲取的兩景偏航角相差接近90度的“交叉影像”，基於同名光線空間相交的幾何關係，可在無定標場條件下實現相機內方位元素的精確標定，從而解決現有基於地面定標場方法成本高、時效性差以及精度受限等瓶頸問題。本項目根據敏捷光學衛星交叉成像特點，完成了基於在軌交叉成像的敏捷光學衛星無場地幾何定標的關鍵問題和核心算法的研究工作，針對現有幾何定標模型因未顧及垂軌擺掃成像時存在的高頻、非線性變化的行姿態誤差，導致模型精度較低，以及無定標場條件下缺少地面控制點時，待平差參數相關引起的平差模型病態等問題，實現了顧及姿態修正的交叉成像幾何定標模型構建以及附加約束條件的定標參數平差模型的構建，並在此基礎上採用局部疊代解算和整體疊代最佳化相結合的穩健算法實現了定標參數的精確求解。此外，我們將本項目研究的敏捷衛星在軌幾何定標方法推廣到非敏捷的一般衛星上，實現了利用交叉重疊影像自約束的非敏捷衛星在軌自主幾何定標方法，並分別基於仿真數據實驗和真實數據實驗對定標方法的精度進行了驗證。仿真實驗的結果表明，在加入隨機姿態和高程誤差後，定標後的指向角殘差的均值仍優於0.01角秒，最大的殘差優於0.05個角秒，均方差優於0.04個角秒，對應於設計的成像參數換算後，可知理論定標精度可以達到了0.1個像素。同樣利用ZY-3衛星真實的三線陣立體測繪衛星的交叉重疊影像進行了定標實驗，實驗結果表明，本方法定標後衛星影像的內部精度優於1個像素，可達到與基於地面定標場高精度參考數據的傳統定標方法相當的精度。因此，理論精度與實際精度驗證均表明本項目研究的自主定標方法是合理可行的，可以滿足實際處理中高精度幾何定標的精度要求。
