利用多光谱影像检测资源三号卫星平台震颤

卫星平台震颤是影响高分辨率卫星成像质量的因素之一,会引起影像模糊和内部畸变。本文从资源三号卫星多光谱相机的成像特点和多光谱影像配准误差影响因素入手,理论推导和仿真分析了卫星平台震颤对配准误差的影响规律,在此基础上提出了基于多光谱影像高精度密集匹配的平台震颤检测方法和流程,最后利用不同波段、不同时间的成像数据进行试验。试验结果表明资源三号卫星在试验数据成像阶段存在约0.6Hz的平台震颤,且垂轨方向震颤幅值大于沿轨方向,同时引起波段间相同频率周期性配准误差。检测结果为进一步提高资源三号处理精度提供了可能,也为卫星平台震颤源的分析和优化卫星平台设计提供了重要参考依据。     

利用解耦光流运动场模型的双目视觉里程计位姿优化方法

针对地面移动测量系统(MMS)和无人驾驶车(AV)平台双目立体相机采集的图像序列进行实时载体位姿估计优化问题,提出利用光流运动场模型的载体位姿与图像光流矢量间关系,将光流矢量解耦为3个平移分量、3个旋转分量和一个深度分量,推导分析了解耦后单分量、组合分量误差对位姿估计的影响,利用仿真和真实数据试验,验证了不同模型下单分量、组合分量误差分离模型的有效性,并结合组合分量误差分离模型,提出了双目视觉里程计位姿估计的解耦光流运动场位姿优化算法。试验结果表明:该算法可在与初始估计几乎同等计算效率条件下,将载体横向平移平均误差由4.75%降低至2.2%,即横向平移误差平均降低了53.6%;将载体前向平移平均误差由2.2%降低至1.9%,即前向平移误差平均降低了15.4%,长时间运行累积误差率较低,能够满足低功耗高效率计算条件下的组合导航实时载体位姿估计需求。     

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。     

附加视线向量修正的卫星影像区域网平差

针对传统有理函数模型(RFM)区域网平差方法局限于姿态和轨道测量误差小、相机视场角小及影像交会角良好的情况,提出了附加视线向量修正的卫星影像区域网平差方法。首先利用影像附带的有理多项式系数(RPC)计算出像元视线向量,其次根据该视线向量恢复成像时刻虚拟位置和姿态信息,然后对恢复的虚拟位置和姿态构建误差补偿模型,最后通过最小二乘方法整体解算模型参数和连接点物方坐标。该方法从系统误差产生的原因构建补偿模型,可以规避传统区域网平差方法的近似假设和条件限制。通过对模拟数据以及多套测绘卫星和非测绘卫星数据进行试验的结果表明,该方法处理大姿态角误差、大视场角以及弱交会角等各种严苛条件下的卫星影像能达到比传统方法更好的效果。     

A preliminary error analysis of the gravity field recovery from a lunar Satellite-to-Satellite mission

Summary A low cost lunar Satellite-to-Satellite radio tracking mission in a low-low configuration could considerably improve the existing knowledge about the lunar gravity field. The impact of various mission parameters that may contribute to the recovery of the gravity field, such as satellite altitude, satellite separation, mission duration, measurement precision and sampling interval were quantified using the Jekeli-Rapp algorithm. Preliminary results indicate that the gravity field resolution up to harmonic degree 40 to 80 is feasible depending on various mission configurations. Radio tracking data from a six-month mission with a precision of 1 mm s^–1 every 10 s and 300 km satellite separation at 150 km altitude will permit the determination of 5^o×5^o mean gravity anomalies with an error of approximately 15 mgals. Consideration of other unaccounted error sources of instrumental, operational as well as environmental nature may lower this resolution.     

高分六号宽幅相机在轨几何定标及精度验证

高分六号宽幅相机能够实现单相机成像幅宽优于800 km,对大尺度地表观测和环境监测具有独特优势。在轨几何定标是光学遥感卫星几何处理的关键环节,直接影响影像的几何质量。本文充分考虑高分六号宽幅相机超大视场的畸变特性以及多谱段的成像特点,提出宽幅相机在轨几何定标方法,采用基于探元指向角的几何定标模型补偿宽幅相机系统误差,通过绝对定标和相对定标方法联合估计各波段的内外定标参数。利用Landsat 8影像、资源三号DSM为参考数据,对宽幅相机进行绝对定标处理,再利用ASTER GDEM为参考数据进行相对定标处理,其几何定标结果表明,高分六号宽幅影像绝对定位精度在3像素左右,内部几何精度能稳定在1像素,且波段间配准精度在0.3像素以内,表明在轨几何定标后高分六号宽幅影像几何质量得到了明显的提升。     

桥面复杂环境下BDS／GPS数据质量监测与分析

分别阐述了BDS／GPS多路径效应的产生机理以及相应的消除和削弱措施,利用统计分析方法对桥梁变形监测过程中复杂环境下监测点的BDS／GPS的多路径效应进行对比分析,以及分析BDS、GPS多路径误差与桥梁桥塔、缆索、车流量等影响因素的关系。实测数据结果表明,GPS的多路径效应值相比于BDS的GEO卫星较大,与IGSO卫星基本相同,优于MEO卫星;多路径误差与卫星高度角呈负相关关系;桥梁桥塔、缆索、车流量是影响多路径效应的重要因素。      

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。     

顾及粗差的低空数字影像拼接

低空遥感影像相对于传统航空和卫星影像覆盖面积小且像幅数多,影像拼接是内业处理的重要工作之一。低空摄影机畸变大及飞行平台不稳定等因素易产生同名点匹配定位粗差,可能致使拼接低空影像接边误差较大。为减少这些粗差,利用具有尺度、旋转和平移不变性的SIFT算法进行低空影像匹配,然后采用Huber算法约束粗差,并通过Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法进行平差,以获得精确的影像拼接单应矩阵。实验验证了该方法可减少拼接缝,提高了拼接精度。     

IGS RTS钟差数据中断的实时修复方法研究

针对IGS RTS实时数据流产品在网络传输过程中普遍存在的数据中断问题,基于卫星钟差预报算法,文中提出实时"预报修复"方法,以钟差预报值实时修复发生中断历元的钟差数据.通过对RTS数据中断区间分布的统计分析,确定钟差预报的时间长度为5 min;采用改进的灰色系统模型,对不同时间长度初始数据的钟差预报结果进行对比,确定初...     

线阵推扫式相机高精度在轨几何标定

基于偏置矩阵和探元指向角构建了线阵推扫式相机的在轨几何标定模型,并给出了相应的参数求解方法。分析了线阵推扫式相机物理内参数模型与指向角内参数模型的区别与联系,对物理模型到指向角模型的演化过程进行了推导,分析了偏视场相机与正视场相机在使用指向角模型时的不同,并分别给出了两者的具体计算公式。利用嵩山检校场高精度控制数据和天绘一号高分影像验证了本文的模型和解法。实验结果表明,本文的标定模型和求解方法可解算出稳健可靠的内参数;两次标定结果相比,95%的样本探元沿轨方向的指向差异小于0.1像元,93%的样本探元垂轨方向的指向差异小于0.2像元。经在轨几何标定,影像定位精度显著提升。     

导航电文星历参数对卫星轨道精度的影响

卫星导航定位的关键是获知导航卫星的精确位置,其轨道精度与导航电文中广播星历参数密切相关。分析了由广播星历参数计算的卫星广播轨道与精密星历确定的真实轨道之间的误差,并将其投影到卫星切向、径向和法向进行仿真研究。比较了民用导航电文（CNAV）和旧民用导航电文（NAV）的星历参数的差异,利用精密星历拟和出对应的广播星历参数,研究其星历参数的变化对卫星轨道精度的影响。分析了GPS不同频点播发的导航电文中星历参数在数据帧内的结构。研究结果表明：GPS卫星广播轨道误差一周内在2到4m内变化,而其在切向、径向和法向的投影值呈现周期性余弦变化,其演变周期与GPS轨道周期近似相等,而选取改进后的17个广播轨道参数表示的星历数据于15个星历参数对比,其轨道拟和误差值改善2～3cm.     

利用暗目标法从高分一号卫星16 m相机数据反演气溶胶光学厚度

针对高分一号卫星(GF-1)的16 m宽覆盖相机数据,探讨了暗目标法的应用。首先,利用地面观测的植被光谱数据,结合模拟计算,发现利用红蓝波段线性关系能更好地去除地表影响,而利用反演的气溶胶光学厚度AOD进行大气校正能很好地去除伪暗目标;然后,以天津地区和北京地区为试验区进行了反演试验。结果表明,利用本算法能较好地观测气溶胶分布,与地面观测结果均有较好的相关性(R0.8),但反演结果整体偏高,可能是云像元的影响。误差分析表明,整景图像采用统一的观测天顶角会带来较大误差,最大误差为0.3;绝对辐射定标精度在3%以下,反演精度能控制在10%,城市型气溶胶会对反演带来较大误差。     

卫星摄影测量中偏流角修正余差改正技术

本文基于立体影像摄影机理,对偏流角修正的剩余误差导致的上下视差进行了分析,建立了立体相机偏流角余差改正的数学模型,推导出偏流角余差影响上下视差的误差方程,并重点从相机参数在轨标定和光束法平差中低频误差补偿两方面提出解决措施。理论分析与实际卫星影像试验表明,偏流角改正余差对上下视差影响较大,必须通过相机参数在轨标定和低频误差补偿两方面予以改正,才能保证全球范围无地面控制点目标定位精度的一致性。     

利用高帧频相机检测运动控制轴精细形变

在运动控制应用场景中,由于疲劳等原因会导致设备微小形变,因此需要更加密集的观测手段与恢复方法.考虑到待检设备的摄影测量属性及高帧频相机高信息量特性,利用240帧/s的高帧频电荷耦合元件(charge coupled device,CCD)相机结合摄影测量方法实现对运动控制轴形变信息的精确量测,具体步骤如下:(1)固定标...     

三轴稳定型静止轨道遥感卫星指向确定的地标匹配方法

静止轨道遥感卫星与地面处于相对静止状态,但因受到内外部环境的影响,会使得其对地指向发生几何偏差,从而在地面上产生较大的定位误差,因此需要进行有效的修正。本文围绕三轴稳定型静止轨道遥感卫星拍摄地球圆盘时的指向确定问题,提出了一套基于地标匹配的指向计算方法,其中重点解决了作为基准参考的地标数据生成方法、稳健的图像与地标匹配方法,以及基于误差剔除的指向偏差计算方法等。试验表明,该方法对于解决静止轨道遥感图像指向偏差具有较好的精度和稳定性。该技术已经在我国相关卫星数据的在线处理中得到应用。     

确定卫星与接收机信号延迟偏差的新方法及其应用

单频ＧＰＳ接收机用户通常需要进行电离层延迟改正,电离层延迟改正量通常来源于电离层延迟改正模型或双频ＧＰＳ基准站信息,后者即是利用双频ＧＰＳ观测值估计电子含量总数,求解电离层延迟改正量。利用双频ＧＰＳ观测值估计电子含量总数,一个关键总是是去掉卫星与接收信号延迟偏差。     

Characteristics of GPS positioning error with non-uniform pseudorange error

We study the characteristics of the random GPS positioning errors when the pseudorange errors differ for each satellite. A concise, explicit, analytical formula is derived for the covariance of the positioning error by using singular value decomposition. It is composed of a uniform error covariance together with additional contributions from those satellites with larger pseudorange errors. The eigenvectors of the uniform error covariance define the principal directions of the 4-dimensional error ellipsoid, and the eigenvalues are the squares of the semi-axes. The additional part from individual satellites has only one eigenvector and one eigenvalue. This makes the error ellipsoid enlarge mainly along a direction related to both the overall satellite geometry and the position of the specific satellites. The theory is validated by simulating the GPS constellation and pseudorange measurements. The random positioning error is examined while any one or more pseudorange errors are increased. Horizontal positioning error distributions are presented to demonstrate the variations of the orientation and size of the error ellipses with the pseudorange error of a specific satellite. The results show that the analytical formula describes the positioning error accurately.     

星地无线电双向时间比对法误差源分析

本文简要介绍了星地无线电双向时间比对法的基本原理,给出其地心惯性系中计算模型,分析了各种误差源对星地间相对钟差的影响,计算了在几种计算精度下卫星和地面站位置和速度误差所需要达到的精度.结果表明:影响星地无线电双向法精度的主要误差源为设备时延误差和电离层延迟误差,而由于卫星和地面站位置不准确引起的误差相对较小;对于电离层...     

天绘一号三线阵相机在轨几何参数精化

为了找到适合天绘一号卫星三线阵相机在轨几何精化的模型和算法,首先分析了外方位线元素误差在几何参数精化中的影响,然后通过对定姿数据的预处理,消除了其中含有的高频噪声,并用正弦函数补偿了卫星平台飞行过程中的低频抖动,为三线阵相机每个镜头设计了姿态角常差模型。此外,根据传统的附加参数模型,构建了直接以像素坐标为观测值的内方位元素模型,并使用单侧有控外推的方式,确定最佳的精化模型参数组合及求解策略。试验表明,采用本文的精化方案,利用合理分布的控制点,天绘一号能达到平面精度约1 GSD,高程精度约0.8 GSD。