ZY-3卫星的姿态和轨道模型研究.pdf

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1、第47卷第3期华中师范大学学报(自然科学版)Vo1．47No．32013年6月JOURNALOFHUAZH0NGNORMALUNIVERSITY(Nat．Sci．)Jun．2013文章编号：1000—1190(2013)03—0421-05ZY一3卫星的姿态和轨道模型研究谌一夫，张春玲，张慧。，谢金华(1．武汉大学遥感信息工程学院，武汉430079；2．河南省测绘地理信息局，郑州450003；3．天津市测绘院，天津300381；4．国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心，北京100830)摘要：资源三号卫星是我国首颗高分辨率光学三线阵立体测绘卫星．对于推扫式卫星影像而言

2、，姿态和轨道统计模型的精度会直接影响后期卫星数据处理和无控制点的定位精度．通过对资源三号卫星的姿态和轨道数据进行分析研究，提出逐点带权多项式姿轨模型，推导出该模型在几何处理中的微分方程．使用资源三号卫星数据验证了逐点带权多项式模型对资源三号卫星姿轨拟合的正确性和实用性．关键词：高分辨率；三线阵；姿态；轨道；统计模型中图分类号：V412．4+1；V412．4+2文献标识码：A我国资源三号(ZY一3)高分辨率遥感卫星搭载点带权多项式姿轨模型对卫星影像进行几何校正了3台具有独立光学系统的全色相机．对于阵推扫的正确性和实用性．式卫星遥感影像而言，影像中的任意一行影像带独1Z

3、Y一3卫星姿态和轨道模型立对应一组不同的轨道和姿态参数，如果在求解中同时解算出每行影像的轨道和姿态参数，对于经典1．1逐点带权多项式姿轨模型的平差来说几乎是不可能的_1]．因此线阵CCD推逐点带权多项式(PiecepointwithWeight扫式卫星遥感影像的几何处理中，需要研究轨道和PolynomialModel，PWPM)对任意时刻的姿轨进姿态模型，根据模型推算出任意一时刻的姿轨参行内插时，利用内插时刻到设定的已知时刻的时间数．当前，高分辨率对地观测遥感卫星的姿轨模差值作为度量确定权重，然后使用已知时刻的姿态型都是使用法国SPOT5卫星的一般多项式和分和轨道，

4、根据带权的最小二乘法解算出待插时刻姿段多项式模型_4]，以及Hofmann提出的拉格朗日轨的多项式系数，利用这些系数推算出该时刻的外定向片模型l6]．根据研究表明，地球是近似椭圆形，方位元素．逐点带权多项式数学模型，如式(1)，内使用二次多项式最为合适，线性多项式的精度不插时刻到每个已知时刻的权重可用时间差值绝对够，而三次或更高次多项式模型容易导致解算不稳值的倒数或时间差值绝对值平方的倒数来计算．定．Jeong利用一般多项式针对不同姿轨的数据形fX=X+X·t+X·t，式进行比较分析，而没有对不同的内插方法进行比f一+Yi·t+Y·f。，较_7]．与国外高分辨率卫星

5、相比，我国卫星在姿态lz一Z+z·t+Z·t。，和轨道控制相对较弱，稳定性不是很好，尤其在姿l一+·t+·t，态方面它是影响国产卫星影像的成像质量和定位l叫一叫+·t+∞·t，精度的主要因素．本文通过国内外高分辨率遥感卫lk一k+ki·t+k·t，星的轨道和姿态模型，结合资源三号卫星(ZY一3)的轨道和姿态数据进行综合分析研究，提出逐点带P一南，P一_==·(1)权多项式姿轨模型，并通过资源三号的姿轨数据对图(1)为逐点带权多项式姿轨模型的示意图．多种姿轨进行拟合精度比较分析；最后得出基于逐图中A表示地面上某一点，其在影像上对应的像点收稿日期：2012—12—30．

6、基金项目：国家国防科技工业局民用航天专业技术预先研究项目(D040202)*E—mail：stonesyf@hotmail．com．—422华中师范大学学报(自然科学版)第47卷为a，像点a所属影像扫描线的中心在卫星飞行轨当使用轨道上4个已知时刻的外方位元素t、t。、t。道上为t时刻，tr．⋯tt汁和t斗。，是轨道上选定作为和t对某一t时刻的外方位元素进行内插时，以已知姿态和轨道的影像扫描线对应的时刻，用方框Kappa(k)角为例给出计算公式．根据式(1)，可得表示；P、PP、P，和PfI_⋯分别表示像点到Kappa(k)角误差方程式(2)：a所在影像扫描线t时刻到

7、各个选定作为已知姿态=尼4-是·t+走·t。——走(2)和轨道的影像扫描线的权值．通过这4个已知时刻的Kappa(最)角可列出4个误差方程式，建立误差方程式的系数矩阵A，观L————广—￡，at+l+。测值常数项L和待解未知向量X．_-l；X—I是j{．(3)通过公式(1)计算得到时刻到4个已知时刻的权值，分别表示为P、P、P。和P，并构成权值矩图1逐点带权多项式姿轨模型不意图阵P．根据最ib_-乘法，构建法方程系数矩阵N和Fig．1ThediagramofthepiecepointwithAweight法方程自由项向量U．polynomialmodeofatt