一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定方法及装置，该方法包括步骤：通过匹配技术得到正、前和后视影像的上下排点；根据相对定向原理计算上下排点的上下视差；将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差；通过姿态补偿消除系统误差。本发明专利技术能够减小误差，提高精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定方法及装置
本专利技术卫星摄像测量领域，具体涉及一种基于天绘一号卫星的天地一体化一体化标定方法及装置。
技术介绍
卫星实现无地面控制点的摄影测量技术一直是国内外航天遥感领域研究的热点。国内外各专家学者也提出了无地面控制点卫星摄影测量方案，美国学者在Mapsat和OIS卫星方案中都要求卫星平台稳定度为10-6(°/s)，但因工程难度太大而未立项研制；德国学者在MOMS工程中采用三线阵CCD影像按“定向片”法作光束法平差，达到了降低卫星平台稳定度和对地面控制点数量的要求，实验结论是：立体测绘不能没有地面控制点；日本的先进对地观测卫星(ALOS)号称为无地面控制点的摄影测量在轨卫星，该系统的特点是：主要传感器是三线阵CCD相机，但立体测绘只有前、后视影像，正视影像仅用于作正射影像。姿态稳定度1.9×10-4(°/5s)，EO线元素精度1m，依靠星敏感器测姿值和高精度角度偏移测量传感器ADS的观测值联合计算，EO角元素精度可达0.5″。但该系统的误差仍然偏大，无法满足要求。如何进一步的提高无地面控制点的摄影测量精度成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
技术问题是提高无地面控制点的摄影测量精度。有鉴于此，本专利技术实施例提供一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定方法及装置用以解决技术问题。问题的解决方案一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定方法，包括步骤：通过匹配技术得到正、前和后视影像的上下排点；根据相对定向原理计算上下排点的上下视差；将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差；通过姿态补偿消除系统误差。进一步的，所述通过匹配技术得到正、前和后视影像的上下排点的步骤包括过程：对三线阵影像进行全自动匹配，得到上下排点在前、正、后视影像上的像点坐标；原始姿态数据的坐标转换，将WGS84与相机间姿态数据转换到局部与相机坐标系下得到局部与相机间姿态数据。其中，WGS84:WorldGeodeticSystem1984，是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。进一步的，所述姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差包括偏航修正值dμ；将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差的步骤包括过程：根据相对定向原理计算每个排点对应偏航修正值dμ的修正量；采用上下排点筛点策略剔除错误的上下排点，保证上下排点的上下视差分布的均匀性，从而得到偏航修正值dμ的平均值；将局部与相机间姿态数据转换到轨道与本体间姿态数据，对偏航角(kappa角)修正dμ，修正完后再将轨道与本体间姿态数据转换为局部与相机间姿态数据。本方案中，由于使用了上下排点筛点策略，故而保证了上下排点的上下视差分布的均匀性，有利于偏航修正值dμ的平均值的计算。进一步的，所述姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差还包括俯仰修正值dv；将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差的步骤包括过程：根据相对定向原理，分别计算经过上下排点筛点策略保留下的上下排点的视差，及俯仰修正值dv的平均值；将局部与相机间姿态数据转换到轨道与本体间姿态数据，对俯仰角(phi角)修正dv，修正完后再将轨道与本体间姿态数据转换到WGS84与相机间姿态数据。本方案中，由于使用了上下排点筛点策略，故而保证了上下排点的上下视差分布的均匀性，有利于俯仰修正值dv的平均值的计算。进一步的，所述通过姿态补偿消除系统误差的步骤包括过程：对修正后的姿态数据进行平差解算消除系统误差，获得RPC参数，并计算定位精度。所述RPC参数，是基于全球DEM的RPC模型参数求解算法求得的，由于该RPC参数不是本专利技术的主要专利技术点，在此不予赘述。本专利技术还提供了一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定装置，包括：排点模块，用于通过匹配技术得到正、前和后视影像的上下排点；视差计算模块，用于根据相对定向原理计算上下排点的上下视差；误差分解模块，用于将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差；补偿模块，通过姿态补偿消除系统误差。进一步的，所述排点模块用于对三线阵影像进行全自动匹配，得到上下排点在前、正、后视影像上的像点坐标；并进行原始姿态数据的坐标转换，将WGS84与相机间姿态数据转换到局部与相机坐标系下得到局部与相机间姿态数据。进一步的，所述误差分解模块用于根据相对定向原理计算每个排点对应偏航修正值dμ的修正量；采用上下排点筛点策略剔除错误的上下排点，保证上下排点的上下视差分布的均匀性，从而得到偏航修正值dμ的平均值；将局部与相机间姿态数据转换到轨道与本体间姿态数据，对偏航角(kappa角)修正dμ，修正完后再将轨道与本体间姿态数据转换为局部与相机间姿态数据。进一步的，所述误差分解模块还用于根据相对定向原理，分别计算经过上下排点筛点策略保留下的上下排点的视差，及俯仰修正值dv的平均值；将局部与相机间姿态数据转换到轨道与本体间姿态数据，对俯仰角(phi角)修正dv，修正完后再将轨道与本体间姿态数据转换到WGS84与相机间姿态数据。进一步的，所述补偿模块用于对修正后的姿态数据进行平差解算消除系统误差，获得RPC参数，并计算定位精度。所述RPC参数，是基于全球DEM的RPC模型参数求解算法求得的，由于该RPC参数不是本专利技术的主要专利技术点，在此不予赘述。本专利技术的有益效果：采用上述技术方案，本专利技术至少可取得下述技术效果：本专利技术通过利用相对定向原理得到立体模型的上下视差，进而得到角元素的系统误差，并对其进行了补偿，即解决了无控定位技术中角元素的低频系统误差问题，消除了姿态系统误差，实现高精度无控定位技术。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1是相对定向示意图；图2是上下视差的几何意义示意图；图3是一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定方法流程图；图4是角元素一的曲线图；图5是角元素二的曲线图；图6是角元素三的曲线图；图7是本专利技术一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定装置的示意图。贯穿附图，应该注意的是，相似的标号用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。具体实施方式提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由专利技术人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。应该理解，除非上下文明确另外指示，否则单数形式也包括复数指代。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。现有技术对于无控定位技术已经有了一定的研究，其中部分与本专利技术有关的现有技术如下所示：从两个摄站对同一地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定方法，其特征在于，包括步骤：通过匹配技术得到正、前和后视影像的上下排点；根据相对定向原理计算上下排点的上下视差；将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差；通过姿态补偿消除系统误差。

【技术特征摘要】
1.一种基于天绘一号卫星的天地一体化标定方法，其特征在于，包括步骤：通过匹配技术得到正、前和后视影像的上下排点；根据相对定向原理计算上下排点的上下视差；将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差；通过姿态补偿消除系统误差。2.如权利要求1所述的一体化标定方法，其特征在于，所述通过匹配技术得到正、前和后视影像的上下排点的步骤包括过程：对三线阵影像进行全自动匹配，得到上下排点在前、正、后视影像上的像点坐标；原始姿态数据的坐标转换，将WGS84与相机间姿态数据转换到局部与相机坐标系下得到局部与相机间姿态数据。3.如权利要求2所述的一体化标定方法，其特征在于，所述姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差包括偏航修正值dμ；将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差的步骤包括过程：根据相对定向原理计算每个排点对应偏航修正值dμ的修正量；采用上下排点筛点策略剔除错误的上下排点，保证上下排点的上下视差分布的均匀性，从而得到偏航修正值dμ的平均值；将局部与相机间姿态数据转换到轨道与本体间姿态数据，对偏航角(kappa角)修正dμ，修正完后再将轨道与本体间姿态数据转换为局部与相机间姿态数据。4.如权利要求3所述的一体化标定方法，其特征在于，所述姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差还包括俯仰修正值dv；将上下视差分解为姿态在俯仰和偏航两个方向上的系统误差的步骤包括过程：根据相对定向原理，分别计算经过上下排点筛点策略保留下的上下排点的视差，及俯仰修正值dv的平均值；将局部与相机间姿态数据转换到轨道与本体间姿态数据，对俯仰角(phi角)修正dv，修正完后再将轨道与本体间姿态数据转换到WGS84与相机间姿态数据。5.如权利要求4所述的一体化标定方法，其特征在于，所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一，贺誉，龚雪萍，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11