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航天线阵CCD传感器在轨几何定标技术研究

作　者: 苏文博
导　师: 范大昭
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 几何定标外方位元素内方位元素空间后方交会光束法平差
分类号: V445.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 234次
引　用: 5次
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内容摘要

高分辨率卫星遥感影像的广泛应用在我国国防和国民经济建设中发挥了重要的作用。我国也发射了一系列遥感卫星,获取了大量影像,但国产卫星遥感影像的利用率一直不高,定位精度太低是主要原因之一。航天线阵CCD传感器的严格几何模型,即共线条件方程,虽具有较高的定位精度,但它是建立在理想情况下的模型。卫星在发射过程中和太空运行时,多种因素会导致CCD和镜头参数发生变化,原有模型不再成立,需要在轨几何定标这些参数来提高影像的几何质量。本文对在轨几何定标进行了初步的研究,主要完成了以下工作:1、叙述了本文的研究意义和研究背景,介绍了国内外在轨几何定标的研究现状。2、介绍了航天线阵CCD传感器成像所涉及的一系列坐标系及其转换关系,构建了严格成像模型,并对目标点定位等基本理论进行了阐述。3、分析了SPOT5 HRS影像辅助数据中星历和姿态的变化规律,建立了外方位元素的姿态角常差探测模型;对内方位元素进行了建模与优化,分析了各元素对像点偏移的影响;分析了内外方位元素对定位精度影响。4、参考SPOT5 HRS成像方式模拟了接近真实条件的几何数据,分别采用单像空间后方交会和自检校光束法平差对航天线阵CCD传感器进行了定标,并对定标结果进行了比较。5、利用ALOS影像对分片CCD之间的位置关系进行了定标。提出了相机之间角度的定标方法,并采用模拟数据进行了验证。6、总结本文的研究成果并指出今后继续研究的问题。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-10
第一章绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 研究背景和意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-14
    1.3.1 国外相关领域的研究  11-13
    1.3.2 国内相关研究的进展  13-14
  1.4 论文的研究内容及结构安排  14-16
第二章航天线阵CCD 传感器几何定标的理论基础  16-25
  2.1 有关坐标系的定义及其转换  16-19
    2.1.1 有关坐标系的定义  16-17
      2.1.1.1 扫描坐标系  16
      2.1.1.2 影像坐标系  16
      2.1.1.3 本体坐标系  16
      2.1.1.4 轨道坐标系  16-17
      2.1.1.5 WGS-84 坐标系  17
    2.1.2 有关坐标系的转换  17-19
      2.1.2.1 扫描坐标系和影像坐标系的转换  17-18
      2.1.2.2 本体坐标系与轨道坐标系的转换  18
      2.1.2.3 轨道坐标系与WGS-84 坐标系的转换  18-19
  2.2 线阵CCD 传感器严格成像模型  19-20
  2.3 航天线阵CCD 卫星影像的内外方位元素  20-21
    2.3.1 外方位元素  20-21
    2.3.2 内方位元素  21
  2.4 航天线阵CCD 影像目标点定位  21-24
    2.4.1 航天线阵CCD 影像空间前方交会  21-22
    2.4.2 基于共线条件方程解算地面点坐标  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章航天线阵CCD 影像内外方位元素分析  25-39
  3.1 内方位模型的建立  25-29
    3.1.1 线阵列变化  25-26
      3.1.1.1 像元尺寸变化  25-26
      3.1.1.2 线阵列的平移与旋转  26
    3.1.2 镜头畸变与焦距变化  26-27
      3.1.2.1 径向畸变  26
      3.1.2.2 偏心畸变  26-27
      3.1.2.3 焦距变化  27
    3.1.3 内方位模型  27
    3.1.4 内方位元素解算的基本原理  27-29
  3.2 姿态角常差的探测  29-30
    3.2.1 姿态角测量  29
    3.2.2 姿态角常差探测的数学模型  29-30
  3.3 内外方位元素对定位精度影响分析  30-32
  3.4 试验及结果分析  32-38
    3.4.1 内方位建模与优化  32-35
    3.4.2 姿态角常差探测试验及结论  35-37
    3.4.3 内外方位元素对定位精度的影响试验与结论  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章基于SPOT5 模拟数据的航天线阵CCD 传感器几何定标  39-51
  4.1 数据模拟  39-43
    4.1.1 SPOT5 卫星HRS 成像方式  39
    4.1.2 辅助数据分析  39-42
      4.1.2.1 星历分析  39-41
      4.1.2.2 姿态分析  41-42
      4.1.2.3 指向角分析  42
    4.1.3 模拟数据的生成  42-43
  4.2 基于单像空间后方交会的几何定标  43-45
    4.2.1 空间后方交会的基本原理  43
    4.2.2 空间后方交会的解算方法  43-45
    4.2.3 参数相关性分析  45
  4.3 基于自检校光束法平差的几何定标  45-48
    4.3.1 光束法平差  46-47
    4.3.2 自检校光束法平差  47-48
  4.4 试验与结论  48-50
    4.4.1 基于单像空间后方交会的几何定标试验  49
    4.4.2 基于自检校光束法平差的几何定标试验  49-50
    4.4.3 结论  50
  4.5 本章小结  50-51
第五章分片CCD 阵列关系定标和相机之间角度定标  51-58
  5.1 分片CCD 阵列关系定标  51-53
  5.2 相机之间角度定标  53-54
  5.3 试验结果及分析  54-57
    5.3.1 分片CCD 阵列关系定标试验  54-57
    5.3.2 相机之间角度定标试验  57
  5.4 本章小结  57-58
第六章总结与展望  58-60
  6.1 论文的主要工作和创新点  58
  6.2 进一步要研究的内容  58-60
参考文献  60-63
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  63-64
致谢  64

航天线阵CCD传感器在轨几何定标技术研究

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