太阳城集团

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一种光学遥感卫星图像定位精度确定方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201410138676.7

申请日:

2014.04.08

公开号:

太阳城集团CN103954297A

公开日:

2014.07.30

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01C 25/00申请日:20140408|||公开
IPC分类号: G01C25/00 主分类号: G01C25/00
申请人: 北京空间飞行器总体设计部
发明人: 关晖; 郭倩蕊; 贾宏; 杜辉; 赵晨光; 张强; 刘红雨
地址: 100094 北京市海淀区友谊路104号
优先权:
专利代理机构: 中国航天科技专利中心 11009 代理人: 安丽
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410138676.7

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2016.07.27|||2014.08.27|||2014.07.30

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种光学遥感卫星图像定位精度确定方法,将图像定位精度影响因素分为太阳城集团统一误差、轨道确定误差、姿态确定误差及成像指向误差四大类,根据我国遥感卫星设计及研制现状,对误差项进行由系统到分系统的逐级分解。分解后的各误差项与卫星设计各环节相互对应,从而实现将卫星图像定位精度的各影响因素量化为卫星设计指标。通过对图像定位精度影像因素的分析、指标分解及量化,在卫星设计方案阶段按我国遥感卫星研制现状,给出误差分配、误差影响程度建议及定位精度指标计算方法,完成卫星定位精度的预估,从而指导卫星图像定位精度设计。

权利要求书

权利要求书
1.  一种光学遥感卫星图像定位精度确定方法,其特征在于步骤如下:
1)将光学遥感卫星图像定位精度分解为太阳城集团统一误差A、轨道确定误差B、成像指向误差以及星地一体化处理误差;
2)确定影响太阳城集团统一误差A的分系统为测控分系统的GPS、相机分系统及控制分系统;所述的太阳城集团统一误差A分解为太阳城集团发送部分误差、太阳城集团传输误差及太阳城集团接收部分误差,太阳城集团发送部分误差根据GPS硬件的太阳城集团精度确定,并在单机测试时获得;太阳城集团传输误差为信号传输链路产生的传输延时,在整星测试时获得;太阳城集团接收部分误差由单机处理秒脉冲信号所需的处理太阳城集团所决定,通过单机测试和理论分析获得;
3)确定影响太阳城集团统一误差的分系统为测控分系统的GPS;所述的轨道测量误差B由卫星轨道测量设备精度决定,在整星及单机测试时获得;
4)成像指向误差分解为卫星姿态测量误差及相机成像指向误差;所述的卫星姿态测量误差的影响因素包括星敏感器的姿态测量精度、扰振因素G以及卫星的姿态稳定度F;其中星敏感器测量精度又分解为随机误差E1、低频误差E2与系统误差E3;
5)确定影响相机成像指向误差为控制分系统、相机分系统、热控分系统及结构分系统,所述的相机成像指向误差包括相机光轴指向稳定性C、星敏感器光轴指向稳定性D、相机与星敏感器间夹角的稳定性;其中相机与星敏感器间夹角的稳定性受结构热变形影响,即为在轨热变形I;在卫星发射后卫星在轨残余应力变形H对相机成像指向误差产生影响;
6)将星地一体化处理误差分解为卫星系统测量误差、地面系统处理误差J;
7)利用误差统计方法计算获得图像定位精度N=A+B+C2+D2+E12+E22+F2+G2+H2+I2+J.]]>

说明书

说明书一种光学遥感卫星图像定位精度确定方法
技术领域
本发明涉及一种在光学遥感卫星设计中的指标确定方法,特别是一种光学遥感卫星图像定位精度确定方法。
背景技术
图像定位精度是决定光学遥感卫星图像实用价值的一项重要指标,国外一些商业遥感卫星的定位精度已达到了米级,如GeoEye的定位精度约为6米,而我国从资源一号卫星的数公里定位精度,发展到目前资源三号卫星几十米的定位精度,已经有很大提高,但与国外光学遥感卫星米级定位精度还有一定差距。
图像定位精度是一个天地一体化指标,即与卫星系统及地面系统均相关。对卫星系统而言图像定位精度是一个系统指标,受相机分系统、测控分系统、控制分系统、热控分系统、结构分系统等多个分系统影响,且在卫星未发射前,无法通过地面试验对指标进行直接验证,属于不可测试指标。
国外先进遥感卫星由于设计水平较高,关键影响部件精度较高,卫星在轨运行稳定性较高。我国遥感卫星设计水平相比于国外先进水平,还较有一定差距,且针对图像定位精度的研究基础尚浅,并没有完全掌握决定图像定位精度的关键技术,因此在卫星方案设计时,对图像定位精度的设计较难量化,且缺少行之有效的分析及验证手段。
发明内容
本发明解决的问题:克服现有技术的不足,提出一种光学遥感卫星图像定位精度确定方法,将定位精度指标分解并量化到卫星各系统设计指标中,解决了定位精度由于受多种因素影响而在卫星设计中无法量化设计的问题,在卫星确定方案设计后可通过对定位精度指标进行误差差分解,从而根据各误差项预 估出图像定位精度,并指导卫星针对影响定位精度的薄弱环节进行设计完善。
本发明的技术解决方案:一种光学遥感卫星图像定位精度确定方法,步骤如下:
1)将光学遥感卫星图像定位精度分解为太阳城集团统一误差A、轨道确定误差B、成像指向误差以及星地一体化处理误差;
2)确定影响太阳城集团统一误差A的分系统为测控分系统的GPS、相机分系统及控制分系统;所述的太阳城集团统一误差A分解为太阳城集团发送部分误差、太阳城集团传输误差及太阳城集团接收部分误差,太阳城集团发送部分误差根据GPS硬件的太阳城集团精度确定,并在单机测试时获得;太阳城集团传输误差为信号传输链路产生的传输延时,在整星测试时获得;太阳城集团接收部分误差由单机处理秒脉冲信号所需的处理太阳城集团所决定,通过单机测试和理论分析获得;
3)确定影响太阳城集团统一误差的分系统为测控分系统的GPS;所述的轨道测量误差B由卫星轨道测量设备精度决定,在整星及单机测试时获得;
4)成像指向误差分解为卫星姿态测量误差及相机成像指向误差;所述的卫星姿态测量误差的影响因素包括星敏感器的姿态测量精度、扰振因素G以及卫星的姿态稳定度F;其中星敏感器测量精度又分解为随机误差E1、低频误差E2与系统误差E3;
5)确定影响相机成像指向误差为控制分系统、相机分系统、热控分系统及结构分系统,所述的相机成像指向误差包括相机光轴指向稳定性C、星敏感器光轴指向稳定性D、相机与星敏感器间夹角的稳定性;其中相机与星敏感器间夹角的稳定性受结构热变形影响,即为在轨热变形I;在卫星发射后卫星在轨残余应力变形H对相机成像指向误差产生影响;
6)将星地一体化处理误差分解为卫星系统测量误差、地面系统处理误差J;
7)利用误差统计方法计算获得图像定位精度N=A+B+C2+D2+E12+E22+F2+G2+H2+I2+J.]]>
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明方法解决了我国遥感卫星在方案设计中对图像定位精度指标无法量化设计及预估的问题;
(2)确定了在卫星设计中影响卫星图像定位精度的关键及薄弱环节,为开展提高图像定位精度设计提供依据;
(3)根据目前我国遥感卫星研制情况,给出卫星系统设计中对图像定位精度指标的影响因素的详细分解,并将误差项与卫星各分系统一一对应;
(4)根据分解的影响定位精度的误差项,给出计算定位精度指标的计算公式,实现在卫星设计阶段对定位精度指标的量化预估;
(5)根据目前我国遥感卫星研制情况,按无影响、影响小及影响大给出各项误差项对定位精度影响程度建议。
附图说明
图1图像定位精度影响因素分解图;
图2成像指向误差影响因素分解图。
具体实施方式
如图1所示,本发明图像定位精度分解为太阳城集团统一误差A、轨道测量误差B、成像指向误差及星地一体化处理误差。
其中太阳城集团统一误差A分解为太阳城集团发送部分误差、太阳城集团传输误差及太阳城集团接收部分误差,目前我国遥感卫星太阳城集团发送部分误差根据GPS硬件的太阳城集团精度确定,在单机测试时获得;太阳城集团传输误差为信号传输链路产生的传输延时,在整星测试时获得;太阳城集团接收部分误差由单机处理秒脉冲信号所需的处理太阳城集团所决定,通过单机测试和理论分析获得,根据目前我国典型遥感卫星研制现状,确定影响定位精度的太阳城集团接收分系统为相机分系统及控制分系统。
轨道测量误差B由卫星轨道测量设备精度决定,根据我国遥感卫星研制现状,确定影响太阳城集团统一误差的分系统为测控分系统的GPS,在整星及单机测试时获得。
如图2所示,成像时指向误差分解为卫星姿态测量误差及相机成像指向误 差两部分。姿态测量误差包括星敏感器的姿态测量精度及卫星的姿态稳定度F,其中星敏感器测量精度又分解为随机误差E1、低频误差E2与系统误差E3;系统误差E3通过地面处理可以去除掉,随机误差E1与低频误差E2无法消除,通过滤波方法减小随机误差E1,且低频误差E2为星敏感器测量误差主要来源;卫星姿态稳定度F受控制分系统及在轨太阳翼转动机构等扰振因素影响G。成像指向稳定性包括相机光轴指向稳定性C、星敏感器光轴指向稳定性D、相机与星敏感器间夹角的稳定性,其中相机与星敏夹角稳定性主要受两者间结构热变形影响,即为在轨热变形I,在各自分系统设计基础上受卫星结构与热控设计影响。根据我国遥感卫星研制现状,确定影响成像时指向误差主要为控制分系统、相机分系统、热控分系统及结构分系统。
星地一体化处理误差分解为卫星系统测量误差及地面系统处理误差J,卫星系统测量数据为地面系统处理提供处理算法的初值,不决定处理算法的精度,因此星地一体化处理误差主要由地面系统处理误差J,包括在轨标校及处理算法精度。
如表1所示,太阳城集团统一误差为A;轨道测量精度为B;相机光轴指向稳定性为C;星敏光轴指向稳定性D;星敏姿态测量随机误差E1、低频误差E2、系统误差E3;姿态稳定度F;扰振影响G;在轨残余应力变形H;在轨热变形I;地面处理精度J。根据误差指标分配进行定位精度指标预估计算,去掉系统误差,通过下式计算图像定位精度N:
N=A+B+C2+D2+E12+E22+F2+G2+H2+I2+J.]]>
表1


根据目前我国遥感卫星研制情况,按无影响、影响小及影响大给出各项误差对定位精度的影响程度建议。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

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一种 光学 遥感 卫星 图像 定位 精度 确定 方法
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