CN111060077A

CN111060077A - 基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法

Info

Publication number: CN111060077A
Application number: CN201911333634.8A
Authority: CN
Inventors: 彭耿; 向崇文; 卢湛夷; 杨中书; 王吉心
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-04-24

Abstract

本申请公开了一种基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法。该方法包括计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，得到时间序列；根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列；在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态；根据所述卫星状态、所述控制点坐标和所述覆盖区域的星下点坐标，估算出卫星成像侧摆角，进行单轨卫星数据的地理定位。本申请解决了稀疏地面控制点条件下的遥感图像地理定位技术不足的技术问题。通过本申请实现了稀疏地面控制点条件下的遥感图像地理定位，提供了利用单一控制点实现单轨遥感数据的卫星图像几何定位方法。

Description

基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法

技术领域

本申请涉及卫星图像处理领域，具体而言，涉及一种基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法。

背景技术

遥感影像的几何定位技术主要包括：一，利用卫星轨道数据和辅助数据的直接定位方法；二，利用地面控制点的导航定位方法。

发明人发现，传统定位方法要求地面控制点数量足够多且分布良好，进而无法解决在地面控制点稀疏情况下的遥感卫星图像高精度定位问题。

针对相关技术中稀疏地面控制点条件下的遥感图像地理定位技术不足的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，以解决稀疏地面控制点条件下的遥感图像地理定位技术不足的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法。

根据本申请的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法包括：计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，得到时间序列；根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列；在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态；根据所述卫星状态、所述控制点坐标和所述覆盖区域的星下点坐标，估算出卫星成像侧摆角，进行单轨卫星数据的地理定位。

进一步地，计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，得到时间序列包括：

计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，选取适当的时间间隔对所述接收时段进行离散化处理，得到一个包含多个离散时刻的所述时间序列。

进一步地，根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列包括：

根据预设SGP4卫星轨道预测模型，计算在每个离散时刻的位置；

过卫星做与地心的连接，并且和参考椭球面交于星下点；

计算所述星下点相应的经纬度坐标，得到星下点坐标序列。

进一步地，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态包括：

在轨遥感图像中确定地面控制点，并基于距离最小原则确定所述地面控制点所落入的覆盖区域和所在图像行的成像时刻。

进一步地，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态，还包括：

采用所述SGP4卫星轨道预测模型计算每行图像成像时的卫星状态。

进一步地，方法还包括：如果能够从卫星辅助数据中获取当前像元的成像参数，则根据遥感卫星直接定位模型进行遥感图像的直接定位。

进一步地，方法还包括：根据轨道外推模型进行遥感图像的定位。

根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列包括：

利用已知的TLE卫星轨道根数，预报当日卫星过地面站接收范围时任何一个时刻的星下点轨迹；

按一定时间间隔ΔT得到一系列星下点坐标(lat_i，lon_i)，形成一个列表，其中，t_i是该星下点坐标对应的时刻；

在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态包括：

在卫星过境时，如果能够找到一个地面控制点坐标，则根据控制点的坐标求出控制点落入的时间区间(t_i，t_i+1)，利用控制点距区间端点的距离估算出控制点对应的时间。

进一步地，方法还包括：利用控制点地理坐标与星下点坐标(lat_i，lon_i)的偏差，估算出卫星的姿态角。

进一步地，通过二维遥感影像坐标计算地面对应物的三维大地坐标时，进行相应的坐标变换，其中，参与坐标变换的坐标***包括：图像坐标系、瞬时图像坐标系、传感器中心坐标系、星体坐标系、轨道坐标系、协议天球坐标系、协议地球坐标系和地理坐标系。

在本申请实施例中基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，采用计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，得到时间序列的方式，通过根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态，达到了根据所述卫星状态、所述控制点坐标和所述覆盖区域的星下点坐标，估算出卫星成像侧摆角，进行单轨卫星数据的地理定位的目的，从而实现了基于单一控制点和轨道外推的遥感卫星图像定位的技术效果，进而解决了稀疏地面控制点条件下的遥感图像地理定位技术不足的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法流程示意图；

图2是坐标系变换示意图；

图3是本申请的实现原理示意图；

图4是本申请的星下点轨迹和卫星最大可能观测范围示意图；

图5是本申请的传感器姿态的估算示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请实施例中使用到的技术术语如下：

GCP(Ground Control Point，简称DSRM，地面控制点)。

SGP4(Simplified General Perturbation Version 4)。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，该方法包括如下的步骤S101至步骤S104：

步骤S101，计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，得到时间序列；

步骤S102，根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列；

步骤S103，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态；

步骤S104，根据所述卫星状态、所述控制点坐标和所述覆盖区域的星下点坐标，估算出卫星成像侧摆角，进行单轨卫星数据的地理定位。

具体地，计算卫星在地面接收站视域范围的接收时段并离散化，得到一个时间序列；利用SGP4卫星轨道预测模型，得到一个星下点坐标序列；过星下点做与星下点轨迹相垂直的垂线，得到一个覆盖区域序列；在一轨遥感图像中选取一个地面控制点利用SGP4卫星轨道预测模型计算每行图像成像时的卫星状态；基于卫星状态、控制点坐标和覆盖区域的星下点坐标，估算出卫星成像侧摆角；利用遥感卫星直接定位模型进行一景遥感图像的直接定位；利用轨道外推模型进行一轨遥感图像的定位。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，采用计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，得到时间序列的方式，通过根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态，达到了根据所述卫星状态、所述控制点坐标和所述覆盖区域的星下点坐标，估算出卫星成像侧摆角，进行单轨卫星数据的地理定位的目的，从而实现了基于单一控制点和轨道外推的遥感卫星图像定位的技术效果，进而解决了稀疏地面控制点条件下的遥感图像地理定位技术不足的技术问题。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，如图3所示，该方法包括：

选取适当的时间间隔对所述接收时段进行离散化处理，得到一个包含多个离散时刻的所述时间序列。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列包括：

过卫星做与地心的连接，并且和参考椭球面交于星下点；

计算所述星下点相应的经纬度坐标，得到星下点坐标序列。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态包括：

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态，还包括：

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，方法还包括：如果能够从卫星辅助数据中获取当前像元的成像参数，则根据遥感卫星直接定位模型进行遥感图像的直接定位。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，方法还包括：根据轨道外推模型进行遥感图像的定位。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，方法还包括：利用控制点地理坐标与星下点坐标(lat_i，lon_i)的偏差，估算出卫星的姿态角。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，通过二维遥感影像坐标计算地面对应物的三维大地坐标时，进行相应的坐标变换，其中，参与坐标变换的坐标***包括：图像坐标系、瞬时图像坐标系、传感器中心坐标系、星体坐标系、轨道坐标系、协议天球坐标系、协议地球坐标系和地理坐标系。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法的实现原理，如图3所示，包括步骤：

步骤一，计算卫星在地面接收站视域范围的接收时段并离散化，得到一个时间序列；

步骤二，利用SGP4卫星轨道预测模型，得到一个星下点坐标序列；

步骤三，过星下点做与星下点轨迹相垂直的垂线，得到一个覆盖区域序列；

步骤四，在一轨遥感图像中选取一个地面控制点；

步骤五，利用SGP4模型计算每行图像成像时的卫星状态；

步骤六，基于卫星状态、控制点坐标和覆盖区域的星下点坐标，估算出卫星成像侧摆角；

步骤七，利用遥感卫星直接定位模型进行一景遥感图像的直接定位；

步骤八，利用轨道外推模型进行一轨遥感图像的定位。

通过上述步骤，实现了基于单一控制点和轨道外推的遥感卫星图像定位，克服了传统定位方法要求地面控制点数量足够多且分布良好的不足，解决了地面控制点稀疏情况下的遥感卫星图像高精度定位问题，促进了遥感卫星图像数据的深化应用。

1遥感影像几何定位模型

遥感影像的几何定位就是在影像的像元坐标与其对应的地物坐标之间建立严格的集合映射关系，从而实现由二维影像反演地物的平面或空间位置，以满足各种遥感应用需求。

光学卫星图像几何定位的基本原理就是利用光的直线传播，计算卫星传感器的视场中心连线与地球表面交叉点。

为了由二维遥感影像坐标计算地面对应物的三维大地坐标，必须进行一系列的坐标变换。其中，涉及的坐标***包括：图像坐标系、瞬时图像坐标系、传感器中心坐标系、星体坐标系、轨道坐标系、协议天球坐标系、协议地球坐标系和地理坐标系，如图2所示。

(1)图像坐标系

以图像左上角O为原点，沿着扫描线方向为X轴，垂直于扫描线方向为Y轴。

(2)瞬时图像坐标系

瞬时图像坐标系以图像每条扫描线主点为原点，沿扫面线方向为X_k轴，垂直于扫描线方向为Y_k轴。图像坐标系和瞬时图像坐标系之间存在简单的平移变换关系，其中y坐标反映了各扫描行图像之间的时间延续关系。

(3)传感器中心坐标系

传感器中心坐标系原点为传感器投影中心，X轴平行于扫描方向，Y轴平行飞行方向，Z轴指向地物方向，X，Y，Z轴的方向符合右手规则。瞬时图像坐标系就是传感器中心坐标系的平面坐标系，若加上f作为Z坐标与瞬时图像坐标系的关系如图4。

(4)星体坐标系

星体坐标系原点在卫星质心点。X₁，Y₁，Z₁轴分别为卫星的三个主惯性轴；X₁、Y₁、Z₁轴满足右手定则。卫星在星体坐标系下运行时，描述卫星姿态的3个参数俯仰角ω、滚动角

和航偏角κ。其中俯仰角ω为绕星体坐标系X轴的旋转角，滚动角

为绕星体坐标系Y轴的旋转角，航偏角κ为绕星体坐标系Z轴的旋转角。

定义Ψ_X为传感器阵列在卫星轨道平面内以垂直方向为轴的倾斜角，Ψ_Y为传感器阵列以卫星轨道方向为轴的倾斜角，于是传感器中心坐标系与星体坐标系之间的转换可以表示为：

其中，

X_k、Y_k像点为K在瞬时图像坐标系下的坐标，f为传感器等效焦距。

(5)轨道坐标系

轨道坐标系的原点O₂是卫星质心，Y₂轴方向是卫星轨道面上指向卫星的运动方向，Z₂轴方向是地心指向卫星质心的方向，这是轨道坐标系和星体坐标系的本质区别；X₂轴方向由Y₂轴方向、Z₂轴反向按照右手定则决定。

基于卫星姿态的3个参数，俯仰角ω、滚动角

和航偏角κ，星体坐标系与轨道坐标系的转换之间的转换关系为：

(6)空间惯性坐标系

空间惯性坐标系，CIS，常用来描述卫星运动。CIS坐标系的原点是地球质心，Z轴指向北极，X轴指向春分点，Y轴由Z轴、X轴和右手定则决定。

根据轨道坐标系与空间惯性坐标系的定义，通过坐标轴的旋转和坐标系原点的平移可以做到两坐标系的转换。转换关系如下：

Ω为升交点赤经，i为轨道倾角，u为近地点角距。

(7)地球固定地面坐标系

地球固定地面坐标系，CTS，用来描述观测站位置和卫星对地观测结果。地球固定地面参考系的原点在地球质心，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治子午线与地球赤道的交点，Y轴由X轴、Z轴和右手定则确定。

CIS与CTS之间的转换关系如下：

X_S、Y_S、Z_S为卫星质心在惯性坐标系下的坐标，T为卫星运行时角。由于地球自转，T为时间t的函数，时角也称为格林尼治赤经。

(8)地理坐标系

地理坐标系，即通常所说的经纬度坐标系。通常选取参考椭球面为基本参考面，选取某一参考点为大地测量的起算点，利用大地原点的天文观测值可以确定参考椭圆在地球内部的位置和方向。

确定的参考椭球中心一般不与地球质心重合。这种原点位于地球质心附近的坐标系通常称为地理坐标系。地面上任何一点的坐标都可以用(L，B，H)来表示，其中L为地面点所在的大地子午面与参考子午面之间的夹角，即经度信息；B为地面点所对应椭球法线与椭球赤道面的夹角，即维度信息；H为地面点沿法线到椭球面的距离，即高度信息。

地理坐标系的坐标为(L，B)，设地球固定地面坐标***坐标为(X，Y，Z)两者的转换关系如下：

其中a为地球椭球模型长半轴，b为地球椭球模型短半轴。

2卫星轨道模型

为了确定遥感图像汇总某个像素对应的地面目标的地理位置，首先必须知道该像素成像时刻的位置。卫星的位置可以通过建立卫星运动模型和轨道计算来确定，因而卫星运动模型是否精确就直接关系到地理定位精度。

要进行卫星的轨道计算首先要有该卫星的星历数据，而目前获得的星历数据是北美防空司令部NORAD的双行轨道根数数据。在NORAD双行轨道根数中，卫星的六个轨道根数都为平均根数，它们通过特殊的方式移去根数中的周期性变化而得到的。如果要得到高的预测精度，这些周期性的变化必须通过预测模型加以恢复，恢复的方法应与移去的方法相同。轨道平均根数的获得和恢复方法都是以轨道计算的平均根数法为基础的。

在处理地球与人造卫星的相互运动关系时，由于卫星距离地球很近，并不能将其看作质点的运动。卫星不仅受到地球万有引力的作用，还受到多种因素所引起的摄动力作用，这些因素包括地球非球形引力、日月引力、大气阻力、太阳辐射压、姿态控制***调整过程产生的力等等。

为此，在建立卫星运动模型时分为两步进行：首先，仅考虑地球与人造卫星之间的万有引力，而忽略其它星体的作用和各种摄动力的影响，并将地球质量看作集中在球心，即当作简单的二体问题处理；然后，考虑某些摄动力的影响，对卫星运动模型进行校正，使之更接近卫星的真实运动。

对于仅仅考虑地球与人造卫星之间的相互作用的二体问题，由牛顿定律和开普勒行星三大定律，可以得到一个闭合解：

其中，为从地球(质量为m₁)指向卫星(质量为m₂)，t为时间，k²＝Gm₁，G是万有引力常数，μ＝(m₁+m₂)/m₁为规格化质量和。求解此方程有6个独立的积分常数，称为卫星轨道根数或轨道参数。6个轨道根数为：

(1)半长轴a

a决定卫星离地面的最大高度。

(2)偏心率e

e决定卫星轨道的形状。

(3)轨道面倾角i

i为卫星轨道面与地球赤道面的夹角。

(4)升交点赤经Ω，为升交点向径与春分线之间的夹角。

(5)近地点角距ω，为轨道平面内升交点和近地点与地心线的夹角。

(6)平近点角M。假定卫星在轨道平面中相对于一个周期等于近点周期的平均圆形轨道中运动，从近地点到卫星的夹角。

此外，还有3个与卫星轨道根数相关联的轨道参数：

(7)卫星径向距r，为卫星到地心的距离。

(8)真近点角f，为卫星对地心和近地点的夹角。

(9)偏近点角E，为卫星在其轨道外接圆上的截点对轨道椭圆中心和近地点的夹角。

NORAD将空间目标按轨道周期划分为近地目标和深空目标，其中轨道周期小于225分钟为近地目标，大于或等于225分钟为深空目标，大多数遥感卫星属于近地卫星。针对近地卫星，NORAD建议的预测模型有SGP、SGP4、SGP8共三个，目前定期更新的TLE针对的模型是SGP4。

3单控制点定位算法

如果能够从卫星辅助数据中获取当前像元的成像参数，可以利用上述轨道模型进行直接定位。如果无法提供卫星轨道数据和姿态参数，那么直接地理定位就无法实现。针对这样的卫星数据，只能采用基于GCP的几何定位实现地理定位。但是对于广域的海域和境外地区，获取GCP十分困难。

所以，采用在稀疏地面控制点条件下的遥感图像地理定位技术，提出一种利用单一控制点实现单轨遥感数据的几何定位方法。

如图4所示，利用已知的TLE卫星轨道根数，可以预报当日卫星过地面站接收范围时任何一个时刻的星下点轨迹，这样按一定时间间隔ΔT可以得到一系列星下点坐标(lat_i，lon_i)，从而形成一个列表，其中t_i是该星下点坐标对应的时刻。在卫星过境时，如果能够找到一个地面控制点坐标，那么就可以根据控制点的坐标求出控制点落入的时间区间(t_i，t_i+1)，进而利用控制点距区间端点的距离估算出控制点对应的时间。另一个方面，利用该控制点地理坐标与星下点坐标(lat_i，lon_i)的偏差，还可以估算出卫星的姿态角。根据上述信息，就可以进行单轨卫星数据的地理定位。

如图5所示。具体求解过程如下：

(1)假设卫星进入和离开地面接收站视域范围的时刻分别为T_f和T_l。取适当的时间间隔ΔT，将T_f记为T₀。

T_i＝T_f+iΔT,i＝0,1,2...,(T_l-T_f)/ΔT

(2)利用SGP4模型，计算卫星在T_i时刻的位置，过卫星做与地心的连线，和参考椭球面交于星下点Q_i，计算其相应的坐标(lon_i，lat_i)，这样就得到一个星下点坐标序列。

(3)过星下点序列中的星下点(lon_i，lat_i)，做与卫星星下点轨迹相垂直的垂线Line_i，这样就得到由星下坐标序列划分出的卫星过地面接收站的观测范围的一个覆盖区间序列。

(4)在一轨遥感影像中选取一个地面控制点P。计算P到Line_i的距离，其中距离最小的两条直线是地面控制点P落入的区间。假设这两条直线为Line_i和Line_i+1，对应的地面控制点为Q_i、Q_i+1。过P做与卫星星下点轨迹的垂线与星下点轨迹相交于Q，设Q的坐标为(lon_Q,lat_Q)。

计算Q与Q_i和Q_i+1的距离QQ_i和QQ_i+1,于是得到P点所在的图像行的成像时间为：

(5)利用卫星每行图像的成像时间间隔，可以求出每行图像的成像时间，于是可以利用SGP4模型计算每行图像成像时的卫星状态。如图5所示。

(6)假设地球是半径为R的球体，在P、Q和卫星S三点决定的平面内，P经纬度坐标是已知的，Q点坐标在步骤(5)中得到，于是P，Q两点间的角距离可以进行相应计算。P，Q两点间的角距离可由如下方式计算：

cos∠POQ＝sinlat_psinlat_Q+coslat_pcoslat_Qsin(|lon_p-lon_Q|)

其中，在ΔOPS中，利用余弦定理可以求得SP

其中OS＝R+H，H为卫星飞行高度，OP＝R。在ΔOPS中，利用正弦定理有：

则有

如果传感器的焦距为f，CCD像元间的间距δ，控制点P所在的列到该行图像中心像素的列数为l，则

于是得到∠OSB＝∠OSP+∠PSB，传感器视场中心在垂直于飞行方向的偏转角。此处，假设传感器视场中心在沿飞行方向的偏转角为0。如果地面控制点P位于BC之间，则有

∠OSB＝∠OSP+∠PSB。

在光学卫星直接定位模型中的所有参数都是已知的，于是可以利用直接定位模型进行单一轨卫星数据的直接地理定位。

本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，包括：

计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，得到时间序列；

根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列；

在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态；

根据所述卫星状态、所述控制点坐标和所述覆盖区域的星下点坐标，估算出卫星成像侧摆角，进行单轨卫星数据的地理定位。

2.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，计算卫星在地面接收站的接收视域范围的接收时段，得到时间序列包括：

3.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，根据预设预测模型得到星下点坐标序列，并确定覆盖区域序列包括：

过卫星做与地心的连接，并且和参考椭球面交于星下点；

计算所述星下点相应的经纬度坐标，得到星下点坐标序列。

4.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态包括：

5.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，在轨遥感图像中确定地面控制点，根据所述预设预测模型计算每行图像成像时的卫星状态，还包括：

6.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，还包括：如果能够从卫星辅助数据中获取当前像元的成像参数，则根据遥感卫星直接定位模型进行遥感图像的直接定位。

7.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，还包括：根据轨道外推模型进行遥感图像的定位。

8.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，还包括：利用控制点地理坐标与星下点坐标(lat_i，lon_i)的偏差，估算出卫星的姿态角。

10.根据权利要求1所述的基于稀疏控制点的遥感卫星图像定位方法，其特征在于，通过二维遥感影像坐标计算地面对应物的三维大地坐标时，进行相应的坐标变换，其中，参与坐标变换的坐标***包括：图像坐标系、瞬时图像坐标系、传感器中心坐标系、星体坐标系、轨道坐标系、协议天球坐标系、协议地球坐标系和地理坐标系。