一种摆扫式卫星的地理定位方法、定位误差分析方法及其系统

1.本发明属于卫星影像处理技术领域，具体涉及一种摆扫式卫星的地理定位方法、定位误差分析方法及其系统。


背景技术：

2.摆扫式卫星影像的地理定位是卫星影像处理的基础环节，该环节将会为摆扫式卫星影像生成相应的地理定位查找表，即建立摆扫式卫星影像与地面坐标间的一一对应关系。由于摆扫式卫星通常采用多元并扫的成像机制，需要采用大量的活动部件，以获取大的视场角。45
°
镜是一种常用的摆扫式成像方案，但该机械结构将会使得多元并扫影像产生显著的像旋效应，因此需要进一步引入其他光学部件如k镜等实现对影像像旋的消除。然而，由于卫星发射时的巨大冲力及在轨后运行环境的差异，使得各个部件之间的相对关系发生变化。这些变化使得成像光线不再符合理想摆扫模型，制约了摆扫式卫星地理定位的精度。摆扫式卫星影像的地理定位查找表是通过构建成像几何模型，与地球椭球相交以获取像点的对应地面点坐标。不准确的成像几何模型将导致定位结果中存在定位误差，因此，构建精确的成像几何模型是摆扫式卫星的地理定位的关键性环节。
3.现有两种方法可以分析摆扫式相机的地理定位误差，分别为：在物方空间和像方空间。在第一种情况下，摆扫式影像将在特定投影中进行校正，从更高精度的参考影像中提取高精度地面控制点，在特定的投影中确定绝对地理定位精度。但摆扫式相机的地面采样间隔(gsd)随着卫星和物体之间的距离而变化。因此，像方空间中的地理定位误差取决于视角。此外，考虑到地图投影的失真，很难为超过2900公里的条带选择合适的地图投影方法。另一种是基于像方的定位误差分析方法，即将物方坐标重新投影到像方空间来确定像平面的误差。但地理定位查找表建立的像方到物方的映射过程，由于物方坐标反算像方坐标过程较为复杂，实现较为困难。
4.针对上述成像几何模型的精度将影响摆扫式卫星的地理定位精度的问题，本发明提供一种摆扫式卫星的地理定位方法，此外，针对上述摆扫式相机的地理定位误差分析问题，本发明提供一种定位误差分析方法予以解决。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对上述现有技术中至少存在的部分技术问题，提供一种摆扫式卫星的地理定位方法、定位误差分析方法及其系统。本发明提供的地理定位方法，其基于严密的成像几何模型进行定位，提高了定位结果的精度以及可靠性；本发明提供的定位误差分析方法，其引入齐次坐标，提供了一种全新的误差分析技术，且分析过程也利用了严密的成像几何模型，进一步保证了误差分析结果的可靠性。
6.一方面，本发明提供的一种摆扫式卫星的地理定位方法，其包括以下步骤：
7.步骤1：构建摆扫式卫星的成像几何模型，所述成像几何模型表示为如下公式或其
等价变形公式：
8.或
9.式中，坐标(x，y)表示像点在焦平面坐标系的坐标，f为主距，为卫星本体坐标到轨道坐标的变换矩阵，为轨道坐标到地心惯性系eci坐标的变换矩阵，为卫星本体坐标到地心惯性系eci坐标的变换矩阵，为地心惯性系eci坐标到地心地固坐标系ecf的变换矩阵，r
mkt
为扫描组件的变换矩阵，m为比例因子，[x
s y
s zs]
t
表示卫星在地心地固坐标系下的位置，t为矩阵转置符号，表示地心地固坐标系中物方坐标；
[0010]
步骤2：利用所述成像几何模型计算出每个目标像点的光轴指向；
[0011]
步骤3：基于光轴指向与地球椭球或数字高程模型相交以获取目标像点的对应地面点物方坐标。
[0012]
进一步可选地，所述像点恢复的成像光线，表示为：
[0013][0014]
式中，表示相机坐标系下像点的光轴指向，rn为像点所在帧的探元标号，μ表示探元的像元大小，f为主距大小，(x0，y0)是焦平面ccd(电荷耦合器件)的中心点坐标，m为探元数目。
[0015]
进一步可选地，所述扫描组件包括k镜和扫描镜，所述扫描组件的变换矩阵r
mkt
表示为如下公式或其等价变形公式：
[0016][0017]
式中，rm(θ)表示扫描镜绕x轴旋转θ角度后的反射矩阵，rk表示k镜的反射矩阵，表示相机坐标系光轴指向变换到镜头坐标系的变换矩阵。
[0018]
进一步可选地，若所述k镜具有三个反射镜，对应的安装误差用绕x轴，y轴，z轴三个角度φ-α-γ分别表示，所述k镜的反射矩阵表示为如下公式或其等价变形公式：
[0019][0020]
或
[0021][0022]
且满足：
[0023]rki
＝r
φ
·rα
·rγ
[0024]
式中，r
θ/2 φ
、r
θ/2
均表示k镜的反射矩阵，r
ki
为旋转矩阵，r
φ
，r
α
，r
γ
分别表示φ-α-γ方向对应的旋转矩阵，r
k0
为扫描镜指向天底时k镜的反射矩阵。
[0025]
进一步可选地，当像点扫描坐标c位于图像的中心时，视为扫描角θ等于0，当匀速扫描时，扫描角θ表示为：
[0026][0027]
当非匀速扫描时，扫描角θ表示为：
[0028][0029]
式中，w是图像的宽度，t0是采样间隔，为扫描镜的角速度，t表示帧内的扫描时间，ai，wi，和φi(i＝1，2，...，n)分别是振幅、角频率和相位，i表示正弦曲线编号。
[0030]
进一步可选地，所述方法还包括利用步骤1-步骤3的方式以预设间隔进行像点定位，基于像点及其对应的地面点坐标构建地理定位查找表。
[0031]
第二方面，本发明提供一种摆扫式卫星的地理定位误差分析方法，其包括以下步骤：
[0032]
利用检查点的像点坐标计算出对应的焦平面齐次坐标，所述焦平面齐次坐标与相机坐标系下的光轴指向的关系满足：
[0033][0034]
其中，表示相机坐标系下的光轴指向，定义为：
[0035][0036]
其中，坐标(x，y)表示像点在焦平面坐标系的坐标，f为主距；
[0037]
利用检查点的物方坐标以及摆扫式卫星的成像几何模型逆转换得到焦平面系统中的坐标，再计算出对应的焦平面齐次坐标，其中，按照如下组公式或者其等价公式进行转换得到焦平面系统中的坐标：
[0038][0039]
或者
[0040][0041]
式中，[x
s y
s zs]
t
表示卫星在地心地固坐标系下的位置，t为矩阵转置符号，表示地心地固坐标系中的物方坐标，表示本体坐标系下的光轴指向，r
mkt
为扫描组件的变换矩阵，为地心惯性系eci坐标到卫星本体坐标的变换矩阵，为地心地固ecf坐标到地心惯性系eci坐标的变换矩阵，为轨道坐标到卫星本体坐标的
变换矩阵，为地心惯性系eci坐标到轨道坐标的变换矩阵；
[0042]
最后利用基于像点坐标对应的焦平面齐次坐标与基于物方坐标对应的焦平面齐次坐标的差值分析定位误差。
[0043]
第三方面，本发明提供一种基于所述地理定位方法或基于所述地理定位误差分析方法的摆扫式卫星系统，其设有扫描镜、以及设置于扫描镜与望远镜之间的k镜，经过k镜反射作用，光线被望远镜聚焦并投射到焦平面上。
[0044]
第四方面，本发明提供一种摆扫式卫星的地理定位，其包括：
[0045]
成像几何模型构建模块，用于构建摆扫式卫星的成像几何模型，所述成像几何模型表示为如下公式或其等价变形公式：
[0046]
或
[0047]
式中，坐标(x，y)表示像点在焦平面坐标系的坐标，f为主距，为卫星本体坐标到轨道坐标的变换矩阵，为轨道坐标到地心惯性系eci坐标的变换矩阵，为卫星本体坐标到地心惯性系eci坐标的变换矩阵，为地心惯性系eci坐标到地心地固坐标系ecf的变换矩阵，r
mkt
为扫描组件的变换矩阵，m为比例因子，[x
s y
s zs]
t
表示卫星在地心地固坐标系下的位置，t为矩阵转置符号，表示地心地固坐标系中物方坐标；
[0048]
目标像点的光轴指向计算模块，利用所述成像几何模型计算出每个目标像点的光轴指向；
[0049]
定位模块，用于基于光轴指向与地球椭球或数字高程模型相交以获取目标像点的对应地面点物方坐标。
[0050]
第五方面，本发明提供一种基于所述地理定位误差分析方法的系统，其包括：
[0051]
基于像点坐标的齐次坐标计算模块，用于利用检查点的像点坐标计算出对应的焦平面齐次坐标；
[0052]
基于物方坐标的齐次坐标计算模块，用于利用检查点的物方坐标以及摆扫式卫星的成像几何模型逆转换得到焦平面系统中的坐标，再计算出对应的焦平面齐次坐标；
[0053]
误差分析模块，利用基于像点坐标对应的焦平面齐次坐标与基于物方坐标对应的焦平面齐次坐标的差值分析定位误差。
[0054]
第六方面，本发明提供一种可读存储介质，其存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以实现：
[0055]
一种摆扫式卫星的地理定位方法的步骤；
[0056]
或者所述计算机程序被处理器调用以实现：
[0057]
一种摆扫式卫星的地理定位误差分析方法的步骤。
[0058]
有益效果
[0059]
1.本发明提供的地理定位方法构建了严密的摆扫式卫星的成像几何模型，得以保证摆扫式卫星的地理定位的精度，提高定位结果的可靠性。
[0060]
2.本发明提供的摆扫式卫星的地理定位误差分析方法，其引入了焦平面齐次坐标，并利用检查点的像方坐标计算得到的齐次坐标与物方坐标计算出的焦平面坐标进行误
差评估，提供了一种全新的全局定位误差评估的思路以及技术手段，可以更直观的揭示出摆扫式相机误差来源。
附图说明
[0061]
图1是本发明实施例提供的摆扫式卫星的成像示意图；
[0062]
图2是本发明提供的传统定位模型的定位误差分布图；
[0063]
图3是本发明提供的扫描方向的残差中值的示意图；
[0064]
图4是采用本发明所述地理定位方法实现时的误差分布图。
具体实施方式
[0065]
本发明提供的一种摆扫式卫星的地理定位方法，是针对扫描组件精确建模，进而构建出严密的摆扫式卫星的成像几何模型，最终基于摆扫式卫星的成像几何模型得到定位结果。下述实施例中将以设有三个反射镜的k镜和45
°
扫描镜为例，其他可行的实施例中，在不脱离本发明构思的基础上，对k镜和扫描镜进行结构调整也是可行的。本发明提供的一种摆扫式卫星的地理定位误差分析方法，是一种用于评估定位结果误差的技术手段，其引入了焦平面齐次坐标，并利用检查点的像方坐标计算得到的齐次坐标与物方坐标计算出的焦平面坐标进行误差评估，提供了一种全新的定位误差评估的思路以及技术手段。
[0066]
实施例1：
[0067]
本实施例以设有三个反射镜的k镜和45
°
扫描镜为例。如图1所示，mersi2使用45
°
扫描镜来捕获垂轨向的地面图像。但是，对于具有多探元的传感器，反射镜会导致图像旋转错位。为了纠正这种图像旋转，采用了具有三个反射镜的k镜。经过多次反射后，光线被望远镜聚焦并投射到焦平面上。为了分析成像几何，引入了仪器框架坐标系，其x轴为45
°
镜扫描的旋转轴，z轴指向地心，y轴由右手定则确定。线性探元垂直于焦平面中的扫描方向。在焦平面坐标系中，x轴与飞行方向相反，y轴由右手定则确定。
[0068]
基于上述结构，本实施例中的摆扫式卫星的成像几何模型的推理过程如下：
[0069]
1.构建摆扫式相机镜头坐标系下光轴指向，具体参照公式(3)。
[0070]
通过45
°
扫描镜来捕获垂轨向的地面图像影像，针对像点(r，c)，r表示像点所在图像坐标中的行数，c为像点扫描方向坐标。利用行数r和传感器探元数量m的商的整数部分表示像点(r，c)对应的帧n，行数r和传感器探元数量m的商的余数部分表示像点所在帧的探元标号rn。
[0071]
进而根据像点所在帧的探元标号rn确定对应探元在焦平面上的位置，利用探元的安装和像元大小，恢复像素(r，c)在焦平面坐标系中的坐标(x，y)为：
[0072][0073]
式中，μ表示探元的像元大小，(x0，y0)是焦平面ccd(电荷耦合器件)的中心点坐标。
[0074]
再利用二维像点和相机主距f恢复相机坐标系下的光轴指向具体表示为：
[0075][0076]
关于相机坐标系的光轴指向与镜头坐标系之间的变换矩阵其可以将相机坐标系的光轴指向变换到镜头坐标系中，变换矩阵表示为：
[0077][0078]
2.构建摆扫式相机扫描组件模型的变换矩阵，具体参照公式(18)。
[0079]
由于k镜和45
°
扫描镜的旋转，扫描角度取决于扫描时间t。1km分辨率的探元以t0的间隔进行采样，而250m分辨率的采样频率是1km分辨率的四倍。其中，扫描时间t的定义为：
[0080][0081]
式中，w是影像宽度，t0为采样间隔。
[0082]
45
°
扫描镜以角速度扫描地球，当像点扫描坐标c位于图像的中心时，定义扫描角θ等于0。本发明考虑匀速扫描和非匀速扫描，其中，匀速扫描时，扫描角定义为：
[0083][0084]
当扫描镜非匀速扫描时，扫描角定义为：
[0085][0086]
式中，ai，ωi，和φi(i＝1，2，...，n)分别是振幅，角频率和相位。应当说明的是，本发明分为匀速扫描和非匀速扫描，是对扫描过程的进一步优化，可以进一步保证构建的成像几何模型的精度，但是其并非本发明的唯一实现方式，在不脱离本发明构思的基础，即构建基于扫描组件的成像几何模型的基础上，是否对扫描过程进行优化会影响到模型精度，但是不影响本发明的技术构思的实现。
[0087]
为了构建摆扫式相机扫描组件模型的变换矩阵，首先考虑构建45
°
扫描镜的转动模型，即反射矩阵rm(θ)，过程为：
[0088]
反射光线r
′
由法向量和入射光线r决定。根据反射定律，反射光线r
′
存在：
[0089]r′
＝r-2n
·
(n
t
·
r)＝(i-2n
·nt
)
·
r＝rm·rꢀꢀꢀ
(7)
[0090]
反射矩阵rm表示为：
[0091][0092]
考虑到45
°
扫描镜绕x轴旋转θ，则旋转后的法向量为：
[0093][0094]
对应的反射矩阵rm(θ)表示为：
[0095]rm
(θ)＝r(θ)
·rm
·rt
(θ)
ꢀꢀꢀ
(10)
[0096]
在无摆动成像时，45
°
扫描镜的法向量为：因此，仪器坐标下45
°
扫描镜的反射矩阵为：
[0097][0098]
从公式(10)以及公式(11)来看，仪器坐标下45
°
扫描镜的反射矩阵存在两种形式。
[0099]
关于k镜，k镜的旋转反射矩阵rk(θ/2)由三个旋转反射矩阵组成，具体可以表示为：
[0100][0101]
当45
°
扫描镜指向天底时，三个反射面的法向量分别为[cosβ 0 sinβ]
t
、[0 0
ꢀ‑
1]
t
和[-cosβ 0 sinβ]
t
，k镜的反射矩阵为：
[0102][0103]
根据式(13)，k镜的反射矩阵与角度β无关。由式(12)可知，k镜的旋转反射矩阵为：
[0104][0105]
k镜的安装误差可以用绕x轴，y轴，z轴三个角度φ-α-γ表示，旋转矩阵r
ki
定义如下：
[0106][0107]
三个反射镜可以作为一个单元进行变换。因此，k镜的反射矩阵变为：
[0108]
[0109]
或者将其简化为：
[0110][0111]
式中，r
θ/2 φ
、r
θ/2
均表示k镜的反射矩阵，其为本领域的常规设定。本实施例结合k镜和45
°
扫描镜，扫描组件的变换矩阵为：
[0112][0113]
3.基于摆扫式相机镜头坐标系下光轴指向、扫描组件模型的变换矩阵构建成像几何模型。
[0114]
其中，由帧n内插帧的成像时间tn，结合帧内成像时间t，计算每个像点的时间t’。
[0115]
为了实现严密的成像几何模型的构建，将相机坐标系转换到本体坐标系中的光轴指向表示为：
[0116][0117]
即从上述公式可知，利用扫描组件的变换矩阵，将像素在相机坐标系转换到本体坐标系中的光轴指向。此外，相机的姿态定义了从本体坐标系到轨道坐标系的变换。在y-z-x旋转下，用三个欧拉角w，κ确定旋转矩阵，具体表示为：
[0118][0119]
利用地心惯性(eci)坐标中的位置和速度，可以计算从轨道坐标到eci坐标的变换矩阵eci中的光轴指向可以通过iers约定转换为地心地固(ecf)坐标。通过上述变换，本发明构建的成像几何模型表示为如下公式或其等价变形公式：
[0120][0121]
或
[0122]
[0123]
式中，坐标(x，y)表示像点在焦平面坐标系的坐标，f为主距，为卫星本体坐标到轨道坐标的变换矩阵，为轨道坐标到eci坐标的变换矩阵，为卫星本体坐标到eci坐标的变换矩阵，为eci坐标到地心地固ecf的变换矩阵，r
mkt
为扫描组件的变换矩阵，m为比例因子，[x
s y
s zs]
t
表示卫星的位置，t为矩阵转置符号，表示地心地固坐标系中物方坐标。
[0124]
应当理解，本发明涉及的公式是基于几何的坐标转换，因此，公式的表达并未唯一表达式，可以对其进行等价变形，在不脱离本发明构思的基础上，对其进行等价替换均属于本发明的保护范围。
[0125]
基于上述推理的成像几何模型，本发明提供的一种摆扫式卫星的地理定位方法，其包括以下步骤：
[0126]
步骤1：构建摆扫式卫星的成像几何模型。
[0127]
步骤2：利用所述成像几何模型计算出每个目标像点的光轴指向。其中，将目标像点的参数代入所述成像几何模型得到目标像点的光轴指向。
[0128]
步骤3：基于光轴指向与地球椭球或数字高程模型相交以获取目标像点的对应地面点坐标。
[0129]
其中，恢复的光线与地球表面相交以确定比例因子m，并计算ecf中的笛卡尔坐标。由于视角不同，地形起伏会给图像带来差异。因此，采用7.5弧秒空间分辨率全球数字高程模型(dem)，gmted2010。为了避免发散和遮挡引起的问题，选择光线追踪法。笛卡尔坐标到大地坐标的变换表示为四次方程的解。为了获得更好的计算效率和准确性，应用了迭代方法。由于“基于光轴指向与地球椭球或数字高程模型相交以获取目标像点的对应地面点坐标”的实现过程是现有技术可以实现的，且本发明对其并未进行优化，因此，对其具体过程不进行详细陈述。
[0130]
本发明为了星载摆扫式相机建立地理定位查找表，进而按照上述方法以一定间隔进行像点坐标计算。由于地理定位查找表的构建规则以及形式均是现有的，故对其不进行具体的陈述。
[0131]
实施例2：
[0132]
本实施例提供一种摆扫式卫星的地理定位误差分析方法，其包括以下步骤：
[0133]
s1：利用检查点的像点坐标计算出对应的焦平面齐次坐标。其中，每个像素定义了光轴指向，它有一个自由度。为分析mersi2的系统误差，在焦平面上引入齐次坐标(p
x p
y f/μ)，其定义为：
[0134][0135]
其中，(p
x
，py)的单位是像素，1个像素等于1个ifov。考虑到扫描方向的驻留角较小，py的空间分辨率在实像空间中较大。此外，p
x
在飞行方向，py在扫描方向。即按照公式(2)以及(22)计算出像点对应的焦平面齐次坐标。
[0136]
s2：利用检查点的物方坐标以及摆扫式卫星的成像几何模型逆转换得到焦平面系统中的坐标，再计算出对应的焦平面齐次坐标，其中，按照如下组公式或者其等价公式进行转换得到焦平面系统中的坐标，再利用公式(22)计算出物方坐标对应的焦平面齐次坐标：
[0137][0138][0139]
或者
[0140][0141][0142]
式中，[x
s y
s zs]
t
表示卫星的位置，t为矩阵转置符号，表示地心地固坐标系中像素的光轴指向，表示本体坐标系下的光轴指向，表示相机坐标系下的光轴指向，r
mkt
为扫描组件的变换矩阵，为地心惯性系eci坐标到卫星本体坐标的变换矩阵，为地心地固ecf到eci坐标的变换矩阵，为eci坐标到轨道坐标的变换矩阵，为轨道坐标到卫星本体坐标的变换矩阵。
[0143]
最后利用基于像点坐标对应的焦平面齐次坐标与基于物方坐标对应的焦平面齐次坐标的差值分析定位误差。
[0144][0145]
公式(27)等价变形式的一种形式为：
[0146][0147]
其中，p
x1
、p
y1
为基于像点坐标对应的焦平面齐次坐标；p
x2
、p
y2
为基于物方坐标对应的焦平面齐次坐标。δp
x
，δpy为两个焦平面齐次坐标的差值，应当理解，δp
x
，δpy的数值大小反应了误差大小，误差大小程度与δp
x
，δpy的数值大小的关系是可以根据实际需要以及实验精度为依据进行调整和设置。xc、yc、zc可以视为是像点对应在相机坐标系下的光轴指向，x、y可以视为是物方坐标经过摆扫式卫星的成像几何模型逆转换得到焦平面作差。本
实施例中，在焦平面的齐次坐标下，像点主点误差表现为扫描方向的平移量，主距误差表现为帧内的缩放，转角误差直接表现为扫描方向的非线性误差，如图3所示，姿态滚动角误差为平移误差，而俯仰角误差引起飞行方向类似余弦曲线误差，偏航角误差引起飞行方向正弦曲线误差。
[0148]
验证：
[0149]
精度验证采用的fy-3d mersi2数据可从国家卫星气象中心免费获得。采用了数据集fy3d_mersi_gbal_l1_20200517_0505_0250m_ms。图2为传统定位模型的定位误差分布图，扫描方向的残差中值如图3所示，从图中可以得到看出原始成像几何模型中存在显著的姿态误差与扫描误差。采用本发明的定位方法，其误差分布图如图4，相较于图2，采用本发明所述方法的rmse减少到0.32像素。
[0150]
实施例3：
[0151]
本实施例提供一种基于所述地理定位方法或者基于所述地理定位误差分析方法的摆扫式卫星系统，其内设有扫描镜、以及设置于扫描镜与望远镜之间的k镜，经过k镜反射作用，光线被望远镜聚焦并投射到焦平面上。具体的结构可以参照图1。
[0152]
实施例4：
[0153]
本实施例提供一种基于所述地理定位方法的系统，其包括：
[0154]
成像几何模型构建模块，用于构建摆扫式卫星的成像几何模型；
[0155]
目标像点的光轴指向计算模块，利用所述成像几何模型计算出每个目标像点的光轴指向；
[0156]
定位模块，用于基于光轴指向与地球椭球或数字高程模型相交以获取目标像点的对应地面点物方坐标。
[0157]
或者提供一种基于所述地理定位误差分析方法的系统，其包括：
[0158]
基于像点坐标的齐次坐标计算模块，用于利用检查点的像点坐标计算出对应的焦平面齐次坐标；
[0159]
基于物方坐标的齐次坐标计算模块，用于利用检查点的物方坐标以及摆扫式卫星的成像几何模型逆转换得到焦平面系统中的坐标，再计算出对应的焦平面齐次坐标；
[0160]
误差分析模块，利用基于像点坐标对应的焦平面齐次坐标与基于物方坐标对应的焦平面齐次坐标的差值分析定位误差。
[0161]
在一些实现方式中，基于所述地理定位方法的系统和基于所述地理定位误差分析方法的系统可以是同一个系统，即实现定位的基础上还实现了定位误差分析，实现不同功能的功率模块可以共用一个模块，即一个功能模块可以实现上述两种或更多的功能；也可以是每个功能对应一个功能模块，本发明对此不进行具体的限定。
[0162]
其中，各个功能模块单元的实现过程可以参照对应方法的描述。
[0163]
上述功能模块单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。同时，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0164]
实施例5：
[0165]
本实施例提供一种可读存储介质，其存储了计算机程序，所述计算机程序被处理
器调用以实现：一种摆扫式卫星的地理定位方法的步骤，具体是执行：
[0166]
步骤1：构建摆扫式卫星的成像几何模型。
[0167]
步骤2：利用所述成像几何模型计算出每个目标像点的光轴指向。
[0168]
步骤3：基于光轴指向与地球椭球或数字高程模型相交以获取目标像点的对应地面点坐标。
[0169]
在一些实现方式中，计算机程序被处理器调用以实现：利用步骤1-步骤3的方式以预设间隔进行像点定位，基于像点及其对应的地面点坐标构建地理定位查找表。
[0170]
或者，所述计算机程序被处理器调用以实现：一种摆扫式卫星的地理定位误差分析方法的步骤。具体是执行：
[0171]
利用检查点的像点坐标计算出对应的焦平面齐次坐标，所述焦平面齐次坐标与相机坐标系下的光轴指向的关系满足：
[0172]
利用检查点的物方坐标以及摆扫式卫星的成像几何模型逆转换得到焦平面系统中的坐标，再计算出对应的焦平面齐次坐标；最后利用基于像点坐标对应的焦平面齐次坐标与基于物方坐标对应的焦平面齐次坐标的差值分析定位误差。
[0173]
各个步骤的具体实现过程请参照前述方法的阐述。
[0174]
所述可读存储介质为计算机可读存储介质，其可以是前述任一实施例所述的控制器的内部存储单元，例如控制器的硬盘或内存。所述可读存储介质也可以是所述控制器的外部存储设备，例如所述控制器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述可读存储介质还可以既包括所述控制器的内部存储单元也包括外部存储设备。所述可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述控制器所需的其他程序和数据。所述可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0175]
基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0176]
实施例6：
[0177]
本实施例提供一种电子终端，其包括：至少一个或多个处理器以及一个或多个存储器，所述存储器存储了计算机程序，计算机程序被处理器调用以实现：一种摆扫式卫星的地理定位方法的步骤，具体是执行：
[0178]
步骤1：构建摆扫式卫星的成像几何模型。
[0179]
步骤2：利用所述成像几何模型计算出每个目标像点的光轴指向。
[0180]
步骤3：基于光轴指向与地球椭球或数字高程模型相交以获取目标像点的对应地面点坐标。
[0181]
在一些实现方式中，计算机程序被处理器调用以实现：利用步骤1-步骤3的方式以预设间隔进行像点定位，基于像点及其对应的地面点坐标构建地理定位查找表。
[0182]
或者计算机程序被处理器调用以实现：一种摆扫式卫星的地理定位误差分析方法
的步骤。具体是执行：
[0183]
利用检查点的像点坐标计算出对应的焦平面齐次坐标，所述焦平面齐次坐标与相机坐标系下的光轴指向的关系满足：
[0184]
利用检查点的物方坐标以及摆扫式卫星的成像几何模型逆转换得到焦平面系统中的坐标，再计算出对应的焦平面齐次坐标；最后利用基于像点坐标对应的焦平面齐次坐标与基于物方坐标对应的焦平面齐次坐标的差值分析定位误差。
[0185]
该电子终端还包括：通信接口，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。
[0186]
其中，存储器可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性除颤器，例如至少一个磁盘存储器。
[0187]
如果存储器、处理器和通信接口独立实现，则存储器、处理器和通信接口可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构总线，外部设备互联总线或扩展工业标准体系结构总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
[0188]
可选的，在具体实现上，如果存储器、处理器和通信接口集成在一块芯片上，则存储器、处理器即通信接口可以通过内部接口完成相互之间的通信。
[0189]
各个步骤的具体实现过程请参照前述方法的阐述。
[0190]
应当理解，在本发明实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
[0191]
需要强调的是，本发明所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本发明宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本发明的保护范围。