一種光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度確定方法
【專利摘要】一種光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度確定方法，將圖像定位精度影響因素分為時間統(tǒng)一誤差、軌道確定誤差、姿態(tài)確定誤差及成像指向誤差四大類，根據(jù)我國遙感衛(wèi)星設(shè)計及研制現(xiàn)狀，對誤差項進行由系統(tǒng)到分系統(tǒng)的逐級分解。分解后的各誤差項與衛(wèi)星設(shè)計各環(huán)節(jié)相互對應(yīng)，從而實現(xiàn)將衛(wèi)星圖像定位精度的各影響因素量化為衛(wèi)星設(shè)計指標(biāo)。通過對圖像定位精度影像因素的分析、指標(biāo)分解及量化，在衛(wèi)星設(shè)計方案階段按我國遙感衛(wèi)星研制現(xiàn)狀，給出誤差分配、誤差影響程度建議及定位精度指標(biāo)計算方法，完成衛(wèi)星定位精度的預(yù)估，從而指導(dǎo)衛(wèi)星圖像定位精度設(shè)計。
【專利說明】一種光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在光學(xué)遙感衛(wèi)星設(shè)計中的指標(biāo)確定方法，特別是一種光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像定位精度是決定光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像實用價值的一項重要指標(biāo)，國外一些商業(yè)遙感衛(wèi)星的定位精度已達(dá)到了米級，如GeoEye的定位精度約為6米，而我國從資源一號衛(wèi)星的數(shù)公里定位精度，發(fā)展到目前資源三號衛(wèi)星幾十米的定位精度，已經(jīng)有很大提高，但與國外光學(xué)遙感衛(wèi)星米級定位精度還有一定差距。
[0003]圖像定位精度是一個天地一體化指標(biāo)，即與衛(wèi)星系統(tǒng)及地面系統(tǒng)均相關(guān)。對衛(wèi)星系統(tǒng)而言圖像定位精度是一個系統(tǒng)指標(biāo)，受相機分系統(tǒng)、測控分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)等多個分系統(tǒng)影響，且在衛(wèi)星未發(fā)射前，無法通過地面試驗對指標(biāo)進行直接驗證，屬于不可測試指標(biāo)。
[0004]國外先進遙感衛(wèi)星由于設(shè)計水平較高，關(guān)鍵影響部件精度較高，衛(wèi)星在軌運行穩(wěn)定性較高。我國遙感衛(wèi)星設(shè)計水平相比于國外先進水平，還較有一定差距，且針對圖像定位精度的研究基礎(chǔ)尚淺，并沒有完全掌握決定圖像定位精度的關(guān)鍵技術(shù)，因此在衛(wèi)星方案設(shè)計時，對圖像定位精度的設(shè)計較難量化，且缺少行之有效的分析及驗證手段。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明解決的問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度確定方法，將定位精度指標(biāo)分解并量化到衛(wèi)星各系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)中，解決了定位精度由于受多種因素影響而在衛(wèi)星設(shè)計中無法量化設(shè)計的問題，在衛(wèi)星確定方案設(shè)計后可通過對定位精度指標(biāo)進行誤差差分解，從而根據(jù)各誤差項預(yù)估出圖像定位精度，并指導(dǎo)衛(wèi)星針對影響定位精度的薄弱環(huán)節(jié)進行設(shè)計完善。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度確定方法，步驟如下:
[0007]I)將光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度分解為時間統(tǒng)一誤差A(yù)、軌道確定誤差B、成像指向誤差以及星地一體化處理誤差；
[0008]2)確定影響時間統(tǒng)一誤差A(yù)的分系統(tǒng)為測控分系統(tǒng)的GPS、相機分系統(tǒng)及控制分系統(tǒng)；所述的時間統(tǒng)一誤差A(yù)分解為時間發(fā)送部分誤差、時間傳輸誤差及時間接收部分誤差，時間發(fā)送部分誤差根據(jù)GPS硬件的時間精度確定，并在單機測試時獲得；時間傳輸誤差為信號傳輸鏈路產(chǎn)生的傳輸延時，在整星測試時獲得；時間接收部分誤差由單機處理秒脈沖信號所需的處理時間所決定，通過單機測試和理論分析獲得；
[0009]3)確定影響時間統(tǒng)一誤差的分系統(tǒng)為測控分系統(tǒng)的GPS ;所述的軌道測量誤差B由衛(wèi)星軌道測量設(shè)備精度決定，在整星及單機測試時獲得；
[0010]4)成像指向誤差分解為衛(wèi)星姿態(tài)測量誤差及相機成像指向誤差；所述的衛(wèi)星姿態(tài)測量誤差的影響因素包括星敏感器的姿態(tài)測量精度、擾振因素G以及衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定度F ;其中星敏感器測量精度又分解為隨機誤差E1、低頻誤差E2與系統(tǒng)誤差E3 ；
[0011]5)確定影響相機成像指向誤差為控制分系統(tǒng)、相機分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)，所述的相機成像指向誤差包括相機光軸指向穩(wěn)定性C、星敏感器光軸指向穩(wěn)定性D、相機與星敏感器間夾角的穩(wěn)定性；其中相機與星敏感器間夾角的穩(wěn)定性受結(jié)構(gòu)熱變形影響，即為在軌熱變形I ;在衛(wèi)星發(fā)射后衛(wèi)星在軌殘余應(yīng)力變形H對相機成像指向誤差產(chǎn)生影響；
[0012]6)將星地一體化處理誤差分解為衛(wèi)星系統(tǒng)測量誤差、地面系統(tǒng)處理誤差J ；
[0013]7)利用誤差統(tǒng)計方法計算獲得圖像定位精度
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度確定方法，其特征在于步驟如下: 1)將光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像定位精度分解為時間統(tǒng)一誤差A(yù)、軌道確定誤差B、成像指向誤差以及星地一體化處理誤差； 2)確定影響時間統(tǒng)一誤差A(yù)的分系統(tǒng)為測控分系統(tǒng)的GPS、相機分系統(tǒng)及控制分系統(tǒng)；所述的時間統(tǒng)一誤差A(yù)分解為時間發(fā)送部分誤差、時間傳輸誤差及時間接收部分誤差，時間發(fā)送部分誤差根據(jù)GPS硬件的時間精度確定，并在單機測試時獲得；時間傳輸誤差為信號傳輸鏈路產(chǎn)生的傳輸延時，在整星測試時獲得；時間接收部分誤差由單機處理秒脈沖信號所需的處理時間所決定，通過單機測試和理論分析獲得； 3)確定影響時間統(tǒng)一誤差的分系統(tǒng)為測控分系統(tǒng)的GPS;所述的軌道測量誤差B由衛(wèi)星軌道測量設(shè)備精度決定，在整星及單機測試時獲得； 4)成像指向誤差分解為衛(wèi)星姿態(tài)測量誤差及相機成像指向誤差；所述的衛(wèi)星姿態(tài)測量誤差的影響因素包括星敏感器的姿態(tài)測量精度、擾振因素G以及衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定度F ;其中星敏感器測量精度又分解為隨機誤差E1、低頻誤差E2與系統(tǒng)誤差E3 ； 5)確定影響相機成像指向誤差為控制分系統(tǒng)、相機分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)，所述的相機成像指向誤差包括相機光軸指向穩(wěn)定性C、星敏感器光軸指向穩(wěn)定性D、相機與星敏感器間夾角的穩(wěn)定性；其中相機與星敏感器間夾角的穩(wěn)定性受結(jié)構(gòu)熱變形影響，即為在軌熱變形I ;在衛(wèi)星發(fā)射后衛(wèi)星在軌殘余應(yīng)力變形H對相機成像指向誤差產(chǎn)生影響； 6)將星地一體化處理誤差分解為衛(wèi)星系統(tǒng)測量誤差、地面系統(tǒng)處理誤差J； 7)利用誤差統(tǒng)計方法計算獲得圖像定位精度
【文檔編號】G01C25/00GK103954297SQ201410138676
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】關(guān)暉, 郭倩蕊, 賈宏, 杜輝, 趙晨光, 張強, 劉紅雨 申請人:北京空間飛行器總體設(shè)計部
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