静止气象卫星图像精确定位技术研究

《静止气象卫星图像精确定位技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com遥成信息曩论砸究静止气象卫星图像精确定位技术研究盛夏(解放军理工大学气象学院十六队211101)摘要：介绍了引起静止气象卫星遥感图像定位误差、造成定位复杂性的因素，并在此基础上提出了利用卫星轨道及姿态参数对图像进行精确定位的方法。在实现时，使用了GMS气象卫星的S—VISSR数据，取得了很好的效果。关键词：静止气象卫星；轨道及姿态参数；精确定位中图分类号：TP7文章标识码：A文章编号：1000—3177一(2003)71—0026—02图像定位是地球静止气象卫星的核心技术之一，也是地2精确

2、定位模型球静止气象卫星产品开发的基础和预处理工作【5]。目前对静止卫星图像定位多采用定位网格矩阵的简单方法。该方法2．1坐标系预定义对网格内点插值较容易实现，但由于各网格小区内经纬度变(1)地固坐标系化梯度差别较大，使得定位有一定偏差。本文介绍的精确定以地球中心为坐标原点，地心指向北极方向为z轴。地位方法利用星上各种实时参数，误差相对较小。心指向首子午线与赤道交点方向为x轴，y轴方向为Z×X。(2)卫星角冲量坐标系1图像几何畸变及其对定位的影响如图1，坐标原点是卫星重力中心，z轴是卫星的自旋星载扫描器成像系统将地球辐射能量的变化变换成一

3、幅轴，s是指向太阳的向量，S’是s在垂直于z轴平面上的投图像或能够构成图像的电信号。目前静止卫星能完成这种功影，是卫星从扫过太阳到扫过地球之间的夹角，X轴为绕z能的基本系统一般是VISSR(VAS)，它利用扫描器光学镜筒的轴旋转p角得到的向量，y轴方向为Z×X。受控摆动(或卫星的自旋)和步进，实现对地球的两维扫描。由于大气的影响以及传感系统和图像记录系统的特性。图像总是有某种程度的降质。这些降质可以分成辐射畸变和几何畸变。几何畸变会引起图像的歪斜、扭曲，造成定位的偏差。几何畸变源包括：光学系统的像差，扫描偏转系统的非线性和噪声，与物体有

4、关的畸变，与传感器平台有关的畸变。就出现频数而言，其中重要的是与物体及传感器平台图1卫星角冲量坐标系有关的畸变【1]。(3)地理坐标系(大地坐标系)与物体有关的畸变指地球曲率或扁率等方面的影响。以地球中心为坐标原点。地球上每点用该点的经纬度表与传感器平台有关的畸变因受到轨道及姿态变化影响所致。示。轨道变化是指星的摄动，成近“8”字形漂移。姿态变化是指2．2实时轨道及姿态数据获取偏航、俯仰和滚动。偏航是卫星绕天顶矢量的转动，引起图卫星在太空中会受到地球与其他星体引力、地球扁率等像转动或有附加歪斜畸变。俯仰是卫星在运动方向上的旋因素的影响，

5、使轨道及姿态不断发生着微小的变化。要得到转。引起一行中比例尺非线性变化。滚动是绕速度矢量的转实时参数，须知扫描器扫描每像素时的时间t。该量在不同动，它引起行方向上比例尺变化[1]。由于偏航r、俯仰和滚扫描方式下有不同计算方法，利用卫星自旋进行自西向东扫动口造成的卫星轴的旋转度由三个旋转矩阵的积来表示：描的方式时该量可由下式得到：Fcosr—sinr07r∞s0sin~7+t。(2)一’E10其中i。j分别是目标点的行号和像素点号，Q是沿扫描行步进的弧度值，是扫描器扫描速度，[]代表收尾符号，n是感『100]。L『0eosp～n’应器数，

6、t，是初始扫描时间。轨道、姿态实时参数值可由线性0s．mlDeospj插值得出。收稿日期：2003—04—28修订日期：2003—06—11作者简介：盛夏(1979)，男，解放军理工大学气象学院信号与信息处理专业在读研究生，主要从事卫星遥感云图资料分析、处理工作。26维普资讯http://www.cqvip.com蛋论■究遥_cI信鑫2．3卫星指向目标点的向量在不同坐标系中的转换固坐标系下的坐标则为：(1)卫星角冲量坐标系=x+矗，=Y+矗。=Z+矗该向量可由失配角阵M、目标点行列号(i。j)、中L-点矗：生(12)行列号(i，j)、行

7、方向步进角P及列方向步进角Q得出：(2)大地坐标系rc0s(Q(j—j))一sin(Q(j—))01参阅图2、图3。由地固坐标系到大地坐标系的变换为[。]：x

8、=Ilsin(Q(j—))CO6(Q(j—))0l·[M]001J=协[(13)rc0s(P(i—i))]．10l(3)=协(14)LSin(P(i—ic))J(2)地固坐标系该向量为xE=[S]·Xs(4)其中[S]=[。Sy，S](5)。Sy。S分别是卫星角冲量坐标系z。，轴上的单位向量在地固坐标系下的坐标，其中YIsin]Sp=[B]·[NP]·LoCOS~r·sina，l

9、(6)0s．。0s。，J图2地固坐标系到大地坐标系的转换B是由格林威治恒星时(Greenwichsiderealtime)决定的矩北极阵，NP是章动及进动矩阵(Nutationandprecessionma