本期导读

在轨卫星无地面控制点摄影测量探讨(王任享,等)一文认为,摄影测量卫星采用商用级星敏感器构成的测姿系统,其姿态测量存在不可忽视的低频和"慢漂"系统性误差,使得经过在轨标定后的星敏感器和三线阵CCD相机安装角转换参数产生额外的增量dφC、dωC、dκC。在一条航线内,这些增量可视为常量,依靠其在立体模型上表现的上下视差规律,在无地面控制点条件下,通过在光束法平差中增加对dφC、     

星敏感器在轨测量误差分析

星敏感器的姿态测量精度是评价星敏感器性能以及卫星姿态确定的最重要指标之一。本文提出一种星敏感器的测量误差分析方法, 适用于卫星在轨运行期间以及整星地面测试阶段星敏感器测量误差的确定, 特别是在目标姿态无法准确预知情况下的误差确定。     

无地面控制点卫星摄影测量探讨

为解决无地面控制点的卫星摄影测量(简称无控定位)这一国际难题,对国外具有代表性的几个"全球连续覆盖模式"光学摄影测量卫星的主要技术参数特征以及无控摄影测量模式、技术措施等方面进行了系统归纳,尽管各系统在无控定位上作了种种努力,但与美国1∶50 000比例尺制图标准(水平位置误差12m,垂直高程误差6m)相比,都存在一定距离,该文认为其不足的关键在于对星敏感器测姿误差的处理上。该文还特别介绍了天绘一号卫星工程达到这一标准的主要学术与技术措施,并列举了国内外检查点检测精度一致性的实例。     

“天绘一号”传输型摄影测量与遥感卫星

介绍了“天绘一号”卫星的总体方案、技术特点、研制历程和应用概况, 重点介绍了“天绘一号”卫星的技术特点和应用前景, 以便用户了解、熟悉“天绘一号”卫星, 更好使用其各种影像产品, 更好发挥卫星的应用效能。“天绘一号”卫星摄影定位与测图系统采用LMCCD(Line Matrix Charge Coupled Device)测绘体制, 由前视、正视和后视3台全色CCD相机, 3台星敏感器以及1台GPS接收机组成;其中正视相机焦平面上还设计有4个小面阵CCD器件, 用于提高摄影定位的高程精度。卫星摄影测量基高比为1。卫星通过一个高强度、高刚度和高稳定度的测绘光学平台, 将3台测绘相机、3台星敏感器和1台多光谱相机集成为一体, 满足了测绘任务对星敏感器与相机间几何角度关系的高精度及高稳定度要求。在轨测试结果表明, 卫星摄影定位精度优于任务指标要求, 可满足无地面控制点条件下测制全球1:50000比例尺地图要求。     

基于星敏感器的遥感卫星姿态确定仿真系统实现

为了在地面实验中研究基于星敏感器的遥感卫星姿态自主确定相关技术,本文在基于星敏感器的遥感卫星姿态确定半物理仿真系统工作原理的基础上,对整个系统的总体及各模块进行了详细的设计,最后建立了该半物理仿真系统,为多种目的服务。整个系统的建立能够为基于星敏感器的遥感卫星姿态确定技术新方法、新思路和新方案的研究提供参考。     

LMCCD相机影像摄影测量首次实践

LMCCD相机作为天绘一号卫星的有效载荷,是保证其实现无地面控制点摄影测量精度的关键。本文分别利用LMCCD影像和三线阵CCD影像对天绘一号卫星的相机参数进行了在轨标定计算,并利用各组在轨标定结果对定位精度（重点对高程误差）进行了统计分析。试验结果表明：与单纯的三线阵CCD影像的相比,LMCCD影像在相机参数在轨标定中能有效抵御因卫星姿态变化率导致的光束法平差航线系统变形问题,在天绘一号现有姿态变化率水平条件下,利用LMCCD影像进行相机参数在轨标定可保证天绘一号01星实现无地面控制点摄影测量精度要求。     

顾及姿态偏移的重力梯度卫星姿态确定方法

针对卫星在轨温度变化导致GOCE卫星星敏感器视轴夹角相对于地面安装矩阵计算结果存在5″～9″的系统偏移，并且单星敏感器低精度分量会因坐标系变换存在精度混叠现象的问题，该文设计了一种构建温度响应函数模型校正星敏感器间相对姿态偏移的多星敏感器组合方法，有效削弱了在轨温度变化对星敏感器的观测影响，以及单星敏感器低精度分量对高精度分量的混叠效应。结果表明，多星敏感器组合有效克服了单星敏感器低精度分量的影响，提高了重力梯度张量的分离精度，顾及姿态偏移校正进行多星敏感器组合后，减小了姿态误差影响，重力梯度观测张量的迹精度提高了14 mE,与欧洲空间局发布的数据5 947.811 mE精度相近。     

天绘一号03星定位精度初步评估

天绘一号卫星是我国第一颗传输型立体测绘卫星,主要用于无地面控制点条件下高精度定位及1∶5万比例尺地形图测绘。01、02星分别于2010年8月24日及2012年5月6日成功发射,03星于2015年11月26日发射,目前3颗星在轨正常运行。01星定位精度经过系统检测后,定位精度为10.3 m/5.7 m(平面/高程),02星定位精度与01星精度相当。本文首先简要介绍了天绘一号卫星的总体概况及其地面处理系统中的关键技术,重点对03星的无控定位精度进行初步试验评估。通过国内外3条航线的试验发现,03星较02星精度有较大提高,在无地面控制点条件下可实现平面7.2 m、高程2.6 m的定位精度。     

资源三号国产星敏感器事后定姿方案设计与系统实现

作为绝对姿态测量精度最高的仪器,星敏感器已广泛应用在当前大多遥感卫星上,其定姿精度直接影响光学测绘遥感卫星的几何定位能力。针对资源三号卫星首次下传的国产APS原始星图数据,设计并实现了一套基于国产星图的地面事后定姿方案。该方案充分利用地面事后定姿时间充足、计算资源丰富的特点,重点对星图预处理、星表重构、星图识别、恒星相机在轨检校等关键技术进行优化和改进,实现了一套资源三号国产星敏感器事后定姿系统,并将其应用于基于国产星图的绝对姿态确定中。利用资源三号卫星下传原始星图对该系统进行全面试验验证,结果分析表明,事后定姿系统不仅可靠性高,而且定姿精度达到1.82角秒（1σ,光轴指向精度）,优于星上处理2.18 角秒（1σ）,为资源三号卫星原始星图业务化处理提供了技术保障。     

罗德里格矩阵在共线方程严密解法中的应用

在共线方程严密解法中,人们习用的是以方位元素X_s,Y_s,Z_s,φ,ω,κ为未知数的严密公式。本文则以罗德里格旋转矩阵的三个独立元素b,a,c取代角方位元素φ,ω,κ,并推导了相应的误差方程式。理论表明,新方法在组成旋转矩阵和计算误差方程系数中只需作加、减、乘、除等运算而不需解求三角函数,因而节省了计算工作量。     

高分辨率卫星遥感影像的姿态角常差检校

简要叙述高分辨率卫星遥感影像的严格几何模型,建立影像姿态角常差检校模型。通过对来自SPOT-5, QuickBird两种不同卫星遥感影像的试验,验证影像姿态角常差的存在。利用单个控制点检校出的常差值对角元素进行补偿后,明显提高卫星遥感影像的对地目标定位精度,目标点平面位置可达到4 pixels的精度水平。     

高斯-克吕格投影坐标系下POS角元素的转换方法

我国的地形测量坐标系通常采用高斯-克吕格投影坐标系,由于地球曲率和子午线偏差的影响,POS系统提供的传感器姿态角向影像外方位角元素的转换过程中存在误差,需要引入一个额外的补偿矩阵进行修正.从分析地球曲率和子午线偏差对影像外方位角元素的影响入手,推导补偿矩阵的严密计算公式,并完善了POS角元素的转换公式.通过对带有POS...     

偏航姿态对GPS和GLONASS精密轨道和钟差的影响

利用全球约110个国际GNSS服务（International GNSS Service,IGS）测站2013年全年观测数据,分析和研究了GPS和全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GLONASS）卫星偏航姿态对其精密轨道和钟差的影响。结果表明,偏航姿态对不同型号GPS卫星轨道和钟差的影响程度不同,当采用偏航姿态改正后地影期的BLOCK ⅡA型卫星轨道改善可达17 mm,BLOCK ⅡF为近5 mm,而BLOCK ⅡR几乎不受影响。由于偏航姿态对GLONASS-M卫星定轨精度影响较大,因此,当改正偏航姿态后所有GLONASS卫星相对于IGS最终轨道平均一维差异提高10 mm,相对于德国地学中心（German Research Center for Geosciences,GFZ）最终钟差平均标准差提升0.034 ns。     

载体角运动对旋转调制惯导系统误差影响分析

针对典型的双轴转停旋转调制系统,从捷联惯导姿态角误差方程出发,理论分析了载体角运动对旋转调制效果的影响。刻度系数误差导致的直流分量误差可等效为不可调制的常值陀螺漂移,对系统的精度水平有较大影响。安装误差导致的交流分量误差可等效为周期振荡的陀螺仪漂移,对系统精度影响较小。仿真结果有效验证了相关分析结论。     

资源三号卫星姿态四元数系统误差检验方法

根据资源三号卫星严格成像模型,建立姿态四元数系统误差检验模型,通过对登封地区2景影像进行试验,利用不同控制点数量求解姿态四元数系统误差,将姿态进行系统误差改正后,可以使卫星直接定位精度大幅提高,验证了姿态四元数系统误差检验方法的正确性和有效性。     

星载-机载混合BiSAR运动误差的分析

SAR平台的非理想移动和转动包括速度误差和姿态误差,这些误差会造成图像的散焦和分辨率的降低,给图像分类和识别带来一定的困难,从而,影响SAR图像的使用价值和应用范围。针对由混合运动平台构成的BiSAR的非理想移动和转动,建立可以同时描述速度误差与姿态误差的几何模型以及距离方程,并对距离方程进行Taylor多项式的二阶展开,总的运动误差可分解为卫星和飞机的姿态误差、飞机的轴向运动误差以及飞机的姿态误差和轴向运动误差的耦合项。仿真分析表明,卫星和飞机在小干扰情况下,SA—BiSAR运动误差主要是由卫星的姿态误差和飞机的轴向运动误差构成的,而飞机的姿态误差和轴向运动误差的耦合项是可以忽略的。     

FY-3B微波成像仪资料的地理定位误差与订正

风云3号B星(FY-3B)上的微波成像仪(MWRI)通过10.65 GHz,18.7 GHz,23.8GHz,36.5 GHz和189.0 GHz5个频率的双极化通道对地球表面进行监测。自卫星发射至今,MWRI资料的地理定位误差还未进行深入研究。为了提高FY-3B MWRI L1级数据地理定位精度,基于海、陆响应的升、降轨亮温差理论NDM(Node Differential Method),通过卫星位置和速度矢量建立卫星姿态模型、采用非线性最优化方法估计卫星姿态偏差,进而对MWRI 89 GHz通道的地理定位误差进行分析与订正。结果表明,2015年1—9月份俯仰、滚动和偏航角度的平均偏差分别为-0.220°,0.068°和0.062°,对应沿轨误差大约3—4 km,跨轨误差小于1 km。定位误差订正后,地中海、澳大利亚区域海岸线附近的升降轨亮温差明显减小;观测亮温在红海和南美洲东南部区域的分布和海岸线更加吻合,定位精度得到明显提高。     

机载三维成像仪航带拼接的误差处理研究

机载三维成像仪是集成了全球定位系统（GPS）、姿态测量装置、激光测距仪昨光谱成像仪的新一代航空遥感系统，它能直接得到的地学编码影像和数字地面模型（DTM），而无需地面控制点。利用图像上分布的具有三维坐标的激光点来纠正原始图像，并且生成DTM。该文首先分析了机载三维成像仪系统中各种传感器本身的误差和系统之间存在的误差，然后介绍了处理系统误差的方法－航带重叠区域灰度平均差值最小算法求解航带间的系统误差，同时还设计了一种变权方法来处理随机误差和拼接航带的地学编码图像。通过算例说明了处理算法的正确性。     

Vector gravimetry using GPS in free-fall and in an Earth-fixed frame

The Global Positioning System (GPS) is considered in conjunction with a strapdown Inertial Measurement Unit (IMU) for measuring the gravity vector. A comparison of this system in space and on an airborne platform shows the relative importance of each system element in these two different acceleration environments. With currently available instrumentation, the acceleration measurement accuracy is the deciding factor in space, while on an Earth-bound (including airborne) platform, the attitude error of the IMU is most critical. A simulation shows that GPS-derived accelerations in space can be accurate to better than 0.1mgal for a 30s integration time, leading to estimates of 1° mean gravity anomalies on the Earth's surface with an accuracy of 4–5 mgal. On an airborne platform, the horizontal gravity estimation error is tightly coupled to the attitude error of the platform, which can only be bounded by external attitude updates. Horizontal gravity errors of 5mgal are achievable if the attitude is maintained to an accuracy of 1arcsec.