指导教授陈良健博士

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1、國立屮央大學土木工程研究所碩士論文中華二號衛星影像幾何模擬及方位垂建指導教授：陳良健博士研究生：吳怡瑛中華民國八十九年六丿」IR錄圖目錄IV表目錄VIII摘要（中文）IX摘要（英文）X第一章前言11.1研究動機與目的11.2研究方法與步驟3第二章衛星飛行成像模式62」坐標轉換模式62.1.1相關坐標系統之簡介62.1.2各坐標系統之轉換關係102.2衛星飛行模式152.2.1軌道六元素15222衛星在任何時刻之位置162.3衛星成像模式192.3.1衛星姿態決定192.3.2影像模擬202.4星曆資料模式23

2、1.2.1系統誤差添加模式231.2.2隨機誤差添加模式241.3衛星飛行成像模式運作流程25第三章精密方位求解及定位273」單張影像之精密方位求解及定位27II4.1精密方位求解272.1.1衛星軌道修正282.1.2利用最小二乘過濾法進行衛星軌道精密修正♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦•♦♦♦302.1.3yaw角改正324.2二維定位334.3單張影像進行精密方位求解及定位流程..…334.2.3而後立體像對Z方位求解及三維定位351.方位

3、求解352.三維定位352.前方交會模式36yaw角改正37利用最小二乘過濾進行物空間三維坐標修止373.2.3前後立體像對進行方位求解及三維定位流程39第四章實例測試及分析41基本資料背景41衛星飛行成像模式模擬影像及星曆資料42衛星飛行模式描述衛星飛行情形43422衛星成像模式模擬影像及星曆資料43星曆資料模擬48單張影像進行精密方位求解及定位50點位坐標計算組測試51星暦資料含不同誤并之方位求解及定位52實驗組與SP對照組之方位求解及定位56點位坐標量測組測試60III星曆資料含不同誤差之方位求解及定位

4、60實驗組與SP對照組之方位求解及定位63前後立體像對進行方位求解及三維定位66星曆資料含不同誤差Z三維定位68實驗組與SP對照組之三維定位78第五章結論與展望81參考文獻83附錄A86附錄B87IV圖口錄圖1.1中華二號衛星在地球表面之軌跡圖1圖1.2研究流程圖5圖2.1太陽繞天球的視運動7圖2.2局部軌道參考坐標系之定義示意圖8圖2.3姿態參考坐標系與局部軌道參考坐標系關係圖..…9圖2.4ECI與WGS84關係圖11圖2.5衛星軌道面和地心赤道面坐標系統Z關係圖…•…15圖2.6衛星繞地球飛行圖16圖2

5、.7X・Y平面旋轉Q角示意圖17圖2.8Y-Z'平面旋轉i角示意圖17圖2.9衛星運動軌跡在X、、・Y、、平面之示意圖18圖2.10計算衛星姿態示意圖20圖2.11姿態參考坐標系中CCDZ觀測向量L21圖2.12光線追蹤法22圖2.13衛星飛行成像模式運作之流程26圖3.1衛星軌道修正前後之關係28圖3.2最小二乘過濾所使用Z協變方函數31圖3.3a控制點在飛行方向上之定位偏差與yaw角關係圖32圖3.3b控制點在飛行方向上石黄铳畲蹬cyaw角關係圖33圖3.4單張影像進行精密方位求解及定位流程34圖3.5兩

6、共軌光線之最短距離36圖3.6物空間最小二乘過濾所使用之協變方函數39V圖3.7前後立體像對進行方位求解及三維定位之流.程.…40圖4.1已經止射、鑲嵌Z數位航空影像所接合之基木影像42圖4.2衛星飛行情形與基木影像、模擬影像之關係示意圖45圖4.3模擬之前像46圖4.4模擬Z後像47圖4.5pitch對時間曲線及以六次多項式描述之曲線..…49圖4.6單張影像精密方位求解及定位Z測試組合圖……51圖4.7a控制點及檢核點在基木影像之分佈情形52圖4.7b控制點及檢核點在模擬前像之分佈情形52圖4.8星曆資料

7、模式所添加Z隨機誤差量經統計後Z曲線圖54圖4.9重覆1000次之單張影像定位成果統計54圖4.10a星曆資料含所有誤羌時方位求解不使用LSFZ定位成杲55圖4.10b星楙資料含所冇誤差時方位求解使用LSF之定位成果55圖4.11aSPC049之yaw角變化率56圖4.1lbSPC049之roll角變化率56圖4.11cSPC049之pitch角變化率56圖4.12a實驗組之方位求解不使用LSF之定位成果……58圖4.12b實驗組之方位求解使用LSF之定位成果58圖4.13aSP對照組Z方位求解不使用LSFZ

8、定位成果…59圖4.13bSP對照組Z方位求解使用LSFZ定位成果……59圖4.14a控制點及檢核點在基本影像之分佈情形60VI圖4.15a圖4.14b控制點及檢核點在模擬前像之分佈情形60星曆資料含所有誤羌時方位求解不使用LSFZ定位成杲62圖4.15b星曆資料含所有誤差時方位求解使用LSF之定位成果圖4.16a圖4.16b圖4・17a圖4.17B圖4.18a圖4.18b圖4.18c圖4」9a63