(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210557068.4 (22)申请日 2022.05.20 (71)申请人 北京市遥感信息 研究所 地址 100011 北京市朝阳区外馆斜 街6号院 (72)发明人 龙恩　赖广陵　曲小飞　汪红强　 林向阳　董文军　 (74)专利代理 机构 北京丰浩知识产权代理事务 所(普通合伙) 11781 专利代理师 李学康 (51)Int.Cl. G01C 25/00(2006.01) G01S 19/45(2010.01) G06T 7/70(2017.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种考虑不同太阳高度的卫星图像定位处 理方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑不同太阳高度的卫 星图像定位处理方法， 包括： 收集同一轨道或多 个相邻轨道上卫星拍摄得到的不同经纬度区域 的图像， 得到短时间周期内不同太阳高度下的卫 星图像集； 基于第一严密几何定位模 型及单一太 阳高度的几何定标参数， 对卫星图像集进行几何 初定位处理； 构建不同太阳高度的姿态误差补偿 模型及转序矩阵， 建立考虑经纬度区域的第二严 密几何定位模型； 解算姿态误差补偿模型， 得到 卫星的姿态补偿参数； 基于第二严密几何定位模 型， 对原始图像进行考虑不同太阳高度的几何定 位处理， 得到卫星 图像的地面点的位置信息。 本 发明能提升同一轨道上不同经纬度区域图像间 定位精度的一致性， 降低同一卫星图像间定位精 度的较大差异。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 114993347 A 2022.09.02 CN 114993347 A 1.一种考虑不同太阳高度的卫星图像定位处 理方法， 其特 征在于， 包括： S1， 收集同一卫星轨道或多个卫星轨道上卫星拍摄得到的全球不同经纬度区域的图 像， 得到同一 卫星轨道或多个卫星轨道上不同太阳高度下的卫星图像集； S2， 基于第一严密几何定位模型及单一太阳高度的几何定标参数， 对卫星图像集进行 几何定位处 理， 得到卫星图像中的地 面点的初始定位结果； S3， 利用位于全球不同经纬度 区域的地面控制点， 计算步骤S2中得到的卫星图像中的 地面点初始定位结果沿轨向和垂轨向的平均定位 误差； S4， 根据卫星轨道高度和步骤S3得到的平均定位误差， 计算得到卫星图像集对应的不 同太阳高度下卫星的三向姿态误差； S5， 构建姿态误差补偿模型， 利用卫星不同太阳高度下的滚动角、 俯仰角和 偏航角的误 差参数生成转序矩阵， 并将转序矩阵代入第一严密 几何定位模型， 建立考虑经纬度区域的 第二严密几何定位模型； S6， 将卫星图像集对应的各太阳高度和卫星在成像时刻的的三向姿态误差代入姿态误 差补偿模型， 求 解姿态误差补偿模型， 得到卫星的姿态补偿参数； S7， 利用步骤S6得到的姿态补偿参数、 单一太阳高度的几何定标参数和所述的卫星图 像集， 代入第二严密几何定位模型， 进 行考虑不同太阳高度的几何定位处理， 得到卫星图像 集中的地 面点的位置信息 。 2.如权利要求1所述的考虑不同太阳高度的卫星图像定位处理方法， 其特征在于， 所述 的步骤S2， 包括： 卫星图像通过TDI ‑CCD相机或TDI ‑CMOS相机获得， 所述的第一严密几何定 位模型通过探元指向角来对卫星图像中的地面点进行定位， 第一严密几何定位模型的表达 式为： 其中， S为卫星图像中的地面点对应的相机的成像探元的探元编号， (X,Y,Z)为需要定 位的卫星图像中的地面点在WGS84坐标系下的物方空间坐标， 即卫星图像中的地面点的初 始定位结果， (XGPS,YGPS,ZGPS)为卫星GPS 天线相位中心在WGS84坐标系下的空间坐标， λ为比 例因子， 为J2000坐标系至WGS84坐标系的旋转矩阵， 为卫星本体坐标系至 J2000坐标系的旋转矩阵， 为相机在卫星本体坐标系下的安置矩阵， ( ψx, ψy)为卫星图 像中的地 面点对应的相机的成像探元在相机坐标系下的指向角； 所述的单一太阳高度的几何定标参数包括， 安置矩阵 和基准太阳高度t定 标景所对应 的单个卫星图像的在轨标定量(m0,m1,m2,m3,...,mp,n0,n1,n2,n3,...,np)， p为标定量的阶 数， (m0,m1,m2,m3,...,mp)为图像行方向的在轨标定量， (n0,n1,n2,n3,...,np)为图像列方向 的在轨标定量。 3.如权利要求2所述的考虑不同太阳高度的卫星图像定位处理方法， 其特征在于， 所述权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114993347 A 2的步骤S3， 包括： 首先， 通过人工刺点或自动匹配方式得到N个地面控制点的信 息， 每个控制点的信 息包 括该地面控制点的图像行号r、 图像列号c、 经度L、 纬度B、 高程H； 然后， 对于每个地面控制点， 利用其对应卫星图像的有理函数模型参数， 计算其经纬高 (L,B,H)对应在卫星图像上的行列号(R,C)， 得到卫星图像中的地面点对每个地面控制点的 沿轨向误差和垂轨向误差， 沿轨向误差的计算公式为DX＝r ‑R， 垂轨向误差的计算 公式为DY ＝c‑C； 最后， 根据卫星图像分辨率GSD， 计算卫星图像 中的地面点的沿轨向和垂轨向的平均定 位误差， 其计算公式为： 其中， DXi和DYi分别为卫星图像中的地面点对第i个地面控制点的沿轨向误差和垂轨向 误差。 4.如权利要求3所述的考虑不同太阳高度的卫星图像定位处理方法， 其特征在于， 所述 的步骤S4， 包括： 根据平均定位误差 和 及卫星在成像时刻的轨道高度H0， 计算卫星在每个太 阳高 度的卫星图像的拍摄时刻的三向姿态误差， 所述的三向姿态误差包括滚动角误差Δωh、 俯 仰角误差 及偏航角误差 Δκh， 其计算方法为： 其中， Δωh为滚动角误差， 为俯仰角误差， Δκh为偏航角误差 。 5.如权利要求4所述的考虑不同太阳高度的卫星图像定位处理方法， 其特征在于， 所述 的步骤S5， 包括： 采用太阳高度的三 次多项式模型进行姿态误差拟合， 以拍摄某一卫星图像对应的太阳 高度为基准太阳高度时， 则构建卫星图像集中每 个太阳高度的姿态误差补偿模型为： 其中， Δh为卫星图像集中的其他图像对应的太阳高度相对于基准太阳高度的变化量， (a0,a1,a2,a3)、 (b0,b1,b2,b3)、 (c0,c1,c2,c3)分别为滚动角、 俯仰角和 偏航角的与太阳高度 相关联的姿态误差补偿模型参数；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114993347 A 3