【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及嵌入式图像实时预处理领域，具体地，涉及一种多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法及系统；更为具体地，涉及一种基于全球dem数据的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法及系统。
技术介绍
1、遥感是空间信息网络的重要应用，在环境、交通、海洋、农业、水利、测绘、地质等诸多领域发挥着重要的作用。随着业务需求的发展及对不同探测谱段数据需求的提升，卫星正朝着多载荷、多谱段方向发展，例如我国的fy-3系列卫星，其搭载的载荷数量就有十余种，谱段数量更是达到了上千个。然而随着载荷和谱段数量的不断增加，所产生的数据量也在呈几何级数增长，海量的多谱段卫星遥感数据在为遥感应用带来质量更高的数据源的同时，也降低了数据应用的时效性。
2、在实际应用过程中，考虑到实时性和应用时效性问题，地面想要快速获取观测区域的遥感产品，而非等待星上原始数据下传后再开展地面后处理，因此星载实时载荷数据处理成了目前急需解决的痛点问题。目前大幅宽卫星多采用线阵ccd拼接方式或多元探测器并扫的方式实现大幅宽需求，考虑到不同的载荷设计时的成像机理各不相同，实际成像探测时多谱段数据并非在同一网格基准下，这种多载荷的成像机制给星载实时多谱段数据融合处理带来了一定的困难。
3、其一是载荷多、谱段多，不同的谱段在同一时刻观测时，观测点不在一个网格基准上，这对多谱段之间的联合使用带来困难；其二是星载实时定位处理均采用无控点定位方式，缺乏了高程的约束，定位精度得不到有效保证；其三是海量的观测数据无法像地面处理一样先缓存大量数据再慢慢后处理，受限于星上缓存资源
4、针对多载荷大幅宽成像特点带来的星载实时图像数据配准困难的问题，在此提出一种基于全球dem数据的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法。该方法主要是基于星上固态盘外挂的方式存储全球的dem网格数据，随后根据一定时间内的观测数据快速解算出观测数据的经纬度坐标范围，根据经纬度坐标适当外扩的范围去固态盘中获取观测范围内的dem网格数据并缓存，最后对观测数据进行高程约束的逐像元精定位解算处理并对缓存的dem网格数据开展等角度投影处理和遍历插值处理，获取多载荷多谱段的配准后的网格化数据，供后端开展多谱段联合处理使用。解决大幅宽多载荷图像数据星载实时配准问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种。
2、根据本专利技术提供的一种多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，包括：
3、步骤s1：接口模块fpga接收多载荷传输的图像数据，开展数据解析工作，提取多载荷图像数据及辅助数据，重新组包后发往zynq；
4、步骤s2：令zynq接收多载荷图像数据和辅助数据，分别开展缓存处理；
5、步骤s3：待图像数据缓存满足预设量时，对其中任意一载荷的缓存首尾数据开展4角点像元粗定位运算；
6、步骤s4：对4角点像元粗定位结果进行经纬度最大最小值计算处理，获取观测数据的地理坐标范围并进行外扩；
7、步骤s5：根据观测数据地理坐标在外部存储模块中提取相应的dem等角度网格数据，并存储在ddr缓存中；
8、步骤s6：对观测数据开展逐帧逐像元无控点粗定位处理，同时根据粗定位的经纬度结果在ddr中取出该像素点的高程数据，开展高程约束的精定位迭代解算，将多载荷的精定位解算结果进行独立缓存；
9、步骤s7：对多载荷的精定位解算结果分别开展dem网格投影处理；
10、步骤s8：分别对多载荷的dem网格投影后的数据开展遍历插值处理，形成完整的dem网格数据；
11、步骤s9：将插值处理后的数据组包发往处理后端，开展后续多载荷多通道联合处理；
12、重复步骤s1至步骤s9，直至载荷数据停止传输或缓存数据解算完毕。
13、优选地，在所述步骤s2中：
14、缓存处理采用循环队列的方式进行数据存储，兼顾星载软件中内存占用的稳定性和开发使用的便利性。
15、优选地，在所述步骤s4中：
16、地理坐标范围计算采用四角点粗定位的方式框定观测数据的经纬度网格范围，降低逐像元定位运算带来的运算资源开销。
17、优选地，在所述步骤s5中：
18、dem数据提取采用星载外挂存储模块设计，通信方式采用光纤接口，满足dem数据存储及区域dem数据提取需求；
19、dem数据存储采用固态盘外挂的方式实现，dem网格数据分辨率为0.0005°×0.0005°，设计在轨可编程，对任意区域的dem数据实现替换操作，满足在轨动态更新的需求。
20、优选地，在所述步骤s6中：
21、基于dem高程信息约束的像元精定位运算，综合考虑高程对定位精度的影响，弥补无控点下平面定位精度不足的缺陷；
22、dem高程信息约束的像元精定位运算，采用预先粗定位提取观测区域范围内的dem网格数据并存储到处理板的ddr方式，避免固态盘反复读取带来的资源开销，同时提升dem高程数据获取的速度。
23、优选地，在所述步骤s7中：
24、多载荷的精定位解算结果投影dem网格处理，对粗投影后的网格数据再开展一次遍历插值处理，获取完整的基于dem配准后的多载荷网格数据；
25、在轨实时对卫星搭载的不同类型载荷数据开展实时的网格化配准处理，解决多载荷观测同时不同域的现状，处理后的多载荷网格化数据可发至后端开展不同类型的波段组合判读处理。
26、优选地，提供一种fpga、zynq和固态盘存储组合的星载嵌入式架构，采用预设高吞吐率的fpga和预设高性能的arm处理器，以及预设大容量高吞吐的固态盘组合，满足实时图像吞吐量大、计算资源高的需求，同时也利用了固态盘存储的方式，实时获取观测区域的dem网格数据，开展多载荷的逐像元几何精定位处理。
27、根据本专利技术提供的一种多载荷大幅宽图像数据星载实时配准系统，包括：
28、模块m1：接口模块fpga接收多载荷传输的图像数据，开展数据解析工作，提取多载荷图像数据及辅助数据，重新组包后发往zynq；
29、模块m2：令zynq接收多载荷图像数据和辅助数据，分别开展缓存处理；
30、模块m3：待图像数据缓存满足预设量时，对其中任意一载荷的缓存首尾数据开展4角点像元粗定位运算；
31、模块m4：对4角点像元粗定位结果进行经纬度最大最小值计算处理，获取观测数据的地理坐标范围并进行外扩；
32、模块m5：根据观测数据地理坐标在外部存储模块中提取相应的dem等角度网格数据，并存储在ddr缓存中；
33、模块m6：对观测数据开展逐帧逐像元无控点粗定位处理，同时根据粗定位的经纬度结果在ddr中取出该像素点的高程数据，开展高程约束的精定位迭代解算，将多载荷的精定位解算结果进行独立缓存；
34、模块m7本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，在所述步骤S2中：
3.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，在所述步骤S4中：
4.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，在所述步骤S5中：
5.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，在所述步骤S6中：
6.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，在所述步骤S7中：
7.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于：
8.一种多载荷大幅宽图像数据星载实时配准系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准系统，其特征在于：
10.根据权利要求8所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，在所述步骤s2中：
3.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，在所述步骤s4中：
4.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，在所述步骤s5中：
5.根据权利要求1所述的多载荷大幅宽图像数据星载实时配准方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨彬，娄明静，刘良凤，陈俊奇，李彤，代海山，桑峰，汪少林，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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