基于严格成像模型的卫星姿态角系统误差补偿

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1、第21卷第1期航天器工程V01．21No．12012年2月SPACECRAFTENGINEERING25基于严格成像模型的卫星姿态角系统误差补偿雷玉飞王志刚郝雪涛王海燕(1中国资源卫星应用中心，北京100094)(2中国空间技术研究院，北京100094)摘要为消除卫星在轨运动过程中俯仰、偏航、滚动对遥感影像地面定位的影响，建立了卫星姿态角系统误差补偿模型，即在严格成像模型的基础上，对姿态角进行直接调整，以减小定位误差。利用环境减灾一1B(HJ一1B)卫星CCD1相机遥感影像进行分析，在单景影像的定位中，借助于2个地面控制点，将其系统

2、误差减小到原来的1／3，从而验证了模型的有效性，为进一步在轨检校相机内部静态参数提供了前提。关键词卫星；线阵CCD遥感影像；严格成像模型；姿态角系统误差；内方位元素中图分类号：V443文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．01．004SatelliteAttitudeSystemErrorCompensationinRigorousGeometricModelLEIYufei’WANGZhigangHAOXuetaoWANGHaiyan(1ChinaCenterforResourcesSa

3、telliteDataandApplication，Beijing100094，China)(2ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094。China)Abstract：Themode1ofsatelliteattitudesystemerrorcompensationiSpresentedtoreducetheeffectofsatellitepitching，yawingandrollingongroundlocationoftheimage．Themodelallowsdirectl

4、yadjustingtheattitudeobtainedfromtheexternalinstrumentonboardSOastoimprovethe1ocationaccuracy．Theresultsshowthatthemode1iseffectiveintheexampleofHJ一1BCCD1im—age．withtheaidof2GCPs(groundcontrolpoints)，thedirectlocationerrorisreducedto1／3．Themodelprovidesbasisforfurtherc

5、amerastaticparametercalibration．Keywords：satellite；lineararrayCCDimage；rigorousgeometricmodel；attitudesystematicerror；interiororjentatjon因素影响较大。张过等人_4提出分步求取姿态角补1引言偿值的方法，物理意义明确，但要求相机能够正视(环境减灾一1A、1B卫星(HJ-1A、1B)不满足)，且该外方位元素(特别是姿态角系统误差)，是造成方法中对地面控制点平均误差的统计受地形起伏影影像定位误差的主要因素

6、L】J，有针对性地对其进行响明显。余俊鹏等人_5针对高分辨率卫星将定位误补偿，能明显提高定位精度，便于后续对CCD相机差看作姿态角的函数，利用泰勒公式对其进行一阶内方位元素的检校。徐建艳等人[3]在单景影像上借展开求取补偿值，但受限于地面分辨率、姿轨控精度助6个控制点采用最小二乘法求取偏移矩阵(非正等，在HJ一1A、1B影像的处理中结果并不理想。这交阵)，矩阵数值只是在数学意义上的解算，受地表些方法都是将成像链路的所有引入误差归结到姿态收稿日期：2011-08—26；修回日期：2011-11-26基金项目：民用航天专业预先研究——在

7、轨自主卫星遥感应用产品质量及服务质量评价关键技术课题资助项目作者简介：雷玉飞(1987一)，女，硕士研究生，研究方向为摄影测量与遥感。Email：fly1943dexia@163．corn。航天器工程21卷角的偏移矩阵中，无法进一步对相机的内部参数变化和影响进行定性的分析和研究。本文以HJ一1B卫星CCD1相机的遥感影像为例，利用少量控制点有针对性地对姿态角系统误差进行补偿，通过对比直接定位与补偿姿态角系统误差后的定位结果，证明了方法的有效性，为进一步检校CCD相机内方位OAsinO一OA(2一)元素提供了前提。●OD一(3)2线阵

8、CCD遥感影像的严格成像模型，严格成像模型建立的实质，是将星载线阵CCD一OD+DA，一+OC．inO一一cosOco,sO的多中心投影近似为单中心投影，在共线条件方程的基础上，通过一系列的坐标转换建立地面点与影像点问的对应关系，其关