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航天线阵CCD传感器严格几何模型的分析与验证

2020-12-13阅读(761)

航天线阵CCD传感器严格几何模型的分析与验证

论文摘要

随着航空航天摄影测量技术的不断成熟,特别是以航天线阵CCD立体测绘相机为代表的新一代数字光学传感器不断涌现,我国航天测绘事业取得了重大进展。但是,由于我国卫星影像几何定位精度偏低,使卫星影像应用水平受到极大限制。为有效解决卫星影像资源应用的瓶颈问题,国家正大力推进国产高分辨率对地观测系统。但是利用测绘卫星进行制图与测图对卫星影像的几何定位精度有着非常高的要求,而卫星传感器的技术参数则是保证卫星高精度定位的关键因素。因此,为了保证遥感卫星几何定位的精度,必须定期对卫星传感器的几何技术参数进行在轨标定,而构建航天线阵CCD传感器的严格几何模型并对其进行验证是整个标定工作的基础。为能更多的了解和掌握国外卫星传感器严格模型构建的关键技术,为国产卫星成像模型的构建提供参考,本文着重以SPOT-5和ALOS（Advance Land Observing Satellite）卫星传感器的成像模型为研究对象,对航天线阵CCD传感器严格模型的构建进行了深入研究,主要完成了以下工作:1、阐述了本文的研究背景及意义,介绍了国内外相关技术的研究现状,分析了航天线阵CCD传感器成像模型构建的理论依据,论述了严格几何模型与通用模型之间的差别。2、以ALOS下视影像为例,对影响相机内参数的物理因素进行了详细分析,构建了内参数模型,并对该模型的精度进行了分析与验证。实验证明,带4个附加参数的内参数模型能够较为准确的描述内参数变化对像点坐标的影响,因此,该组参数可作为传感器内参数检校的主要内容。3、分别以SPOT-5和ALOS卫星传感器为研究对象,从影像附属文件出发,通过摄影光线在不同坐标系中的变换构建了对应传感器的成像几何模型,并分别利用真实影像数据作了验证,证实了所建几何模型的正确性。4、在构建卫星成像几何模型基础上,进一步考虑其他物理因素的影响,实验证明加入改正后的相机与本体之间的安置矩阵误差,以及加入了姿态角常差和指向角常差改正后,均能有效地提高ALOS卫星几何成像模型对地目标的定位精度。因此,对于卫星传感器严格成像模型的构建,相机安置误差、姿态角常差以及指向角常差是需要考虑的因素。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 研究背景和意义
  • 1.3 国内外研究现状
  • 1.3.1 国外研究现状
  • 1.3.2 国内研究现状
  • 1.4 论文的研究内容及结构安排
  • 第二章 航天线阵CCD 传感器严格几何模型
  • 2.1 线阵CCD 传感器构造及成像原理
  • 2.2 传感器严格几何模型建模方法
  • 2.3 严格几何模型涉及的坐标系
  • 2.3.1 坐标系定义
  • 2.3.2 坐标系转换
  • 2.4 相机内参数分析与建模
  • 2.4.1 内参数变化分析
  • 2.4.2 内参数建模
  • 2.4.3 内参数模型解算基本原理
  • 2.5 外方位元素分析与建模
  • 2.5.1 位置和姿态数据分析
  • 2.5.2 外方位元素建模
  • 2.6 卫星指向角数据分析
  • 2.7 实验与结论
  • 2.7.1 内参数建模实验
  • 2.7.2 外方位姿态分析实验
  • 2.7.3 结论
  • 2.8 本章小结
  • 第三章 SPOT-5 传感器严格几何模型分析与验证
  • 3.1 SPOT-5 卫星辅助数据分析
  • 3.1.1 扫描行时间的计算
  • 3.1.2 卫星的速度和位置
  • 3.1.3 卫星的姿态分析
  • 3.1.4 卫星的指向角分析
  • 3.2 SPOT-5 严格几何模型分析
  • 3.2.1 像元在本体坐标系的方位
  • 3.2.2 像元在轨道坐标系的方位
  • 3.2.3 像元在地面坐标系的方位
  • 3.2.4 像元对应地面点高程的解算
  • 3.3 实验与结论
  • 3.3.1 SPOT-5 成像模型验证
  • 3.3.2 结论
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 ALOS/PRISM 下视传感器严格几何模型分析与验证
  • 4.1 ALOS/PRISM 传感器构造及成像特点
  • 4.2 ALOS/PRISM 影像辅助数据分析
  • 4.2.1 姿态数据分析
  • 4.2.2 指向角数据分析
  • 4.3 ALOS 卫星成像过程分析与建模
  • 4.3.1 像元扫描行时间的确认
  • 4.3.2 像元在相机坐标系中的方位
  • 4.3.3 像元在本体坐标系中的方位
  • 4.3.4 像元在ECI 坐标系中的方位
  • 4.3.5 像元在ECR 坐标系中的方位
  • 4.3.6 像点对应地面点高程的解算
  • 4.4 ALOS 定位模型系统误差分析与建模
  • 4.4.1 相机与本体安置误差
  • 4.4.2 姿态角常差
  • 4.4.3 指向角常差
  • 4.5 实验与结论
  • 4.5.1 实验数据
  • 4.5.2 实验结果
  • 4.5.3 结论
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 论文的主要工作和创新点
  • 5.2 进一步要研究的内容
  • 参考文献
  • 作者简介 攻读硕士学位期间完成的主要工作
  • 致谢

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