一种曝光时刻卫星姿态获取方法及系统与流程

专利2025-06-24  21


本发明涉及数据处理,特别是指一种曝光时刻卫星姿态获取方法及系统。


背景技术:

1、曝光时刻的卫星姿态指的是卫星在捕获影像或进行其他类型传感器数据采集的确切瞬间的空间方向即根据红外载荷原始数据解析出的星敏四元数和坐标序列数据。这些数据是由卫星平台 gps 装置确定,按照预设频率通过红外传输协议传入到原始数据中,而扫描影像在一定时长内就要拍摄完包括黑体影像在内的多张影像,因此虽然原始数据中,每张扫描影像的辅助包内都含有姿态轨道信息,但它们并不都是有效的,且因为其计数装置和红外载荷的计数并非能够准确对应。

2、卫星姿态决定了卫星上的传感器与地球表面或被观测目标之间的几何关系,从而直接影响到数据的准确性和质量。卫星姿态决定了传感器视场的指向。错误的姿态可能导致地理定位错误,从而影响后续的数据分析和应用,如地图绘制、资源勘探或环境监测。如果姿态控制不精确,可能会导致影像模糊或者覆盖区域偏离目标区域,特别是对于需要高分辨率和高精度的地球观测任务,一致和精确的姿态记录保证了影像可以正确对齐,从而准确比较。

3、然而,目前往往直接将卫星红外载荷接收到的gps上传的卫星姿态作为曝光时刻卫星姿态,这就导致每张曝光图像所记载的卫星姿态是不准确,进而导致曝光图像无法准确定位地面坐标,这直接导致了基于该曝光图像进行的各种任务均存在较大误差。


技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的目前往往直接将卫星红外载荷接收到的gps上传的卫星姿态作为曝光时刻卫星姿态,这就导致每张曝光图像所记载的卫星姿态是不准确,进而导致曝光图像无法准确定位地面坐标,这直接导致了基于该曝光图像进行的各种任务均存在较大误差的技术问题,本发明提供了一种曝光时刻卫星姿态获取方法及系统。

2、本发明实施例提供的技术方案如下:

3、第一方面

4、本发明实施例提供的一种曝光时刻卫星姿态获取方法,包括:

5、s1:获取具有时间戳的卫星姿态四元数;

6、s2:采集曝光影像以及曝光影像时间戳;

7、s3:对卫星姿态四元数进行线性插值,获取曝光影像在所属曝光影像时间戳下的卫星姿态同步四元数;

8、s4:根据卫星姿态同步四元数计算在地心坐标系下的卫星旋转矩阵;

9、s5:计算包括前一个扫描周期的扫描镜转动误差的扫描镜修正转动角度,其中,扫描镜用于采集曝光图像;

10、s6:计算在扫描镜修正转动角度下卫星红外载荷设备的视线矢量旋转矩阵;

11、s7:结合视线矢量旋转矩阵和地心坐标系下的卫星旋转矩阵,计算卫星姿态的等效矩阵,得到曝光时刻卫星姿态。

12、第二方面

13、本发明实施例提供的一种曝光时刻卫星姿态获取系统,包括:

14、处理器;

15、存储器,所述存储器上存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令被所述处理器执行时,实现如第一方面所述的曝光时刻卫星姿态获取方法。

16、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:

17、在本发明中,首先获取到gps同步到的代表卫星姿态的卫星姿态四元数,之后以统一的时间戳为插值元素获取到每张曝光影像的准确的姿态四元数,并基于该卫星姿态四元数建立了地心坐标系下的卫星旋转矩阵,以便于卫星姿态的姿态描述,然后,考虑卫星扫描镜存在的转动误差以及卫星扫描镜转动对红外载荷设备视线造成的影响,对卫星旋转矩阵进行修正,得到能够准确代表卫星姿态的等效矩阵,进而准确获取了每张曝光图像下的卫星姿态,降低卫星数据传输和卫星结构对曝光时刻卫星姿态的影响,以准确定位每张曝光图像对应的地面坐标,提升卫星工作质量。



技术特征:

1.一种曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,通过卫星的星敏感器获取所述卫星姿态四元数,并通过gps定位系统同步所述卫星姿态四元数的时间戳。

3.根据权利要求1所述的曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,所述s3具体包括:

4.根据权利要求1所述的曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,所述s4具体包括:

5.根据权利要求1所述曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,所述扫描镜转动角度具体为:

6.根据权利要求1所述的曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,所述视线矢量旋转矩阵具体为:

7.根据权利要求1所述的曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,所述等效矩阵具体为:

8.根据权利要求1所述的曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,还包括:

9.根据权利要求8所述的曝光时刻卫星姿态获取方法,其特征在于,所述s8具体包括:

10.一种曝光时刻卫星姿态获取系统,其特征在于,包括:


技术总结
本发明提供一种曝光时刻卫星姿态获取方法及系统,涉及数据处理技术领域,方法包括:获取具有时间戳的卫星姿态四元数;采集曝光影像以及曝光影像时间戳;对卫星姿态四元数进行线性插值,获取曝光影像在所属曝光影像时间戳下的卫星姿态同步四元数;根据卫星姿态同步四元数计算在地心坐标系下的卫星旋转矩阵;计算包括前一个扫描周期的扫描镜转动误差的扫描镜修正转动角度;计算在扫描镜修正转动角度下卫星红外载荷设备的视线矢量旋转矩阵;结合视线矢量旋转矩阵和地心坐标系下的卫星旋转矩阵,计算卫星姿态的等效矩阵,得到曝光时刻卫星姿态。降低卫星数据传输和卫星结构对曝光时刻卫星姿态的影响,确保曝光图像对应卫星姿态的准确性。

技术研发人员:关鸿亮,罗晓琴,熊娟,赵冰,卢晓莹,张也,文晓辉,侯绍梅,潘爱玲,陈晓会
受保护的技术使用者:北京中关村智连安全科学研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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