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一種利用遙感圖像測(cè)量飛機(jī)速度的方法

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一種利用遙感圖像測(cè)量飛機(jī)速度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用遙感圖像測(cè)量飛機(jī)速度的方法,屬于遙感圖像定量分析的技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著遙感技術(shù)手段的不斷發(fā)展,衛(wèi)星工程突破了高空間分辨率、多光譜與高時(shí)間 分辨率的光學(xué)遙感技術(shù),一星多載荷的成像模式多采用五譜合一的方式,五譜合一中不同 CCD片中的安裝有間隙,導(dǎo)致不同載荷成像過(guò)程存在時(shí)間差,利用這個(gè)時(shí)間差可實(shí)現(xiàn)對(duì)高速 移動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)速。
[0003] 遙感圖像處理中,通常根據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的處理過(guò)程和方法進(jìn)行分級(jí),通用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) 產(chǎn)品包括〇~3級(jí),0級(jí)產(chǎn)品是指對(duì)衛(wèi)星下傳的遙感數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)分幅和輔助數(shù)據(jù)分離而形成 的以景為單位的產(chǎn)品,包括圖像數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù);1級(jí)產(chǎn)品指的是在〇級(jí)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,利 用輻射定標(biāo)參數(shù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)輻射校正處理后得到的產(chǎn)品;2級(jí)產(chǎn)品指的是在1級(jí) 產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,根據(jù)衛(wèi)星成像時(shí)平臺(tái)(軌道、姿態(tài))參數(shù)、傳感器參數(shù)、地球模型及坐標(biāo)系之 間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,建立系統(tǒng)幾何校正模型,并利用該模型對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)幾何校正處理 而得到的產(chǎn)品;3級(jí)產(chǎn)品指的是在1級(jí)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,根據(jù)幾何糾正模型,利用地面控制點(diǎn) 數(shù)據(jù),建立圖像坐標(biāo)和地面坐標(biāo)之間的幾何關(guān)系,進(jìn)行幾何精度校正處理,按照地圖投影模 型采樣得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。3級(jí)遙感圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)品定位精度較高,對(duì)于高速移動(dòng)目標(biāo)的量測(cè), 能夠滿(mǎn)足精度要求。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中,有對(duì)飛機(jī)的預(yù)測(cè)垂直速度進(jìn)行測(cè)量的方法,專(zhuān)利號(hào)為 CN200880109452. 6,得到旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的預(yù)測(cè)垂直速度的方法和設(shè)備,具體技術(shù)方案:一種得 到旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的預(yù)測(cè)垂直速度Vap的方法,連續(xù)地執(zhí)行下列步驟:a)測(cè)量旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的瞬時(shí) 垂直速度I;b)根據(jù)預(yù)測(cè)項(xiàng)C P1確定校正垂直速度V03rr;以及c)使校正垂直速度V roRR與瞬時(shí) 垂直速度X相加,以得到所述預(yù)測(cè)垂直速度Vap;以及其中,在步驟b)中,在步驟bl)期間, 所述預(yù)測(cè)項(xiàng)C P1被確定如下:CPl=(V+k)VPP-VP2VY-VPP]]>其中 :VP = 旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的瞬時(shí) 正確空氣速度;Vpp =使用下列公式確定的旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的預(yù)測(cè)正確空氣速度,其i和At分 別表示時(shí)刻和時(shí)間間隔:VPP = VP+dVPdtAt]]>VY =給定旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的 預(yù)定最小功率速度;以及Ii=從與旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的功率和垂直速度之間的比例比值對(duì)應(yīng)的線 性近似中確定的旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的預(yù)定特征常數(shù);只要滿(mǎn)足下述兩個(gè)條件:在平飛中的經(jīng)校正 的空氣速度VC小于最小功率速度V y;以及經(jīng)校正的空氣速度VC正在減小。其有別于本發(fā) 明利用現(xiàn)有的遙感成像手段測(cè)量飛機(jī)速度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是:利用現(xiàn)有的遙感成像手段,提供一種利用遙感圖像 測(cè)量飛機(jī)速度的方法,填補(bǔ)了目前遙感圖像在飛機(jī)測(cè)速方面的空白。
[0006] 本發(fā)明提供的一種利用遙感圖像測(cè)量飛機(jī)速度的方法,利用同一衛(wèi)星上兩個(gè)相機(jī) 載荷對(duì)同一架飛機(jī)成像,分別在兩景圖像上測(cè)量飛機(jī)的位置信息,然后計(jì)算飛機(jī)位移量和 成像時(shí)間差,來(lái)獲取飛機(jī)的飛行速度,該方法包括如下步驟:
[0007] (1)兩景圖像疊加顯示;
[0008] ⑵測(cè)量圖像的旋轉(zhuǎn)角度;
[0009] (3)對(duì)兩景圖像中飛機(jī)上的對(duì)應(yīng)角點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,獲取其地理坐標(biāo)數(shù)據(jù),得到其位移 距離;
[0010] (4)根據(jù)圖像成像時(shí)飛機(jī)角點(diǎn)的成像時(shí)間,計(jì)算兩景圖像上飛機(jī)對(duì)應(yīng)角點(diǎn)的成像 時(shí)間差;
[0011] (5)根據(jù)兩景圖像上的飛機(jī)對(duì)應(yīng)角點(diǎn)的位移及成像時(shí)間差,計(jì)算飛機(jī)的飛行速 度;
[0012] (6)在兩景圖像上選取多個(gè)飛機(jī)的對(duì)應(yīng)角點(diǎn),重復(fù)步驟(2)~(5),計(jì)算飛機(jī)的平 均飛行速度,減少由于量測(cè)帶來(lái)的誤差。
[0013] 進(jìn)一步的,步驟(1)中的兩景圖像疊加顯示,即采用通用遙感處理軟件,在同一窗 口打開(kāi)對(duì)同一飛機(jī)成像的兩景圖像,確認(rèn)兩景圖像中的相同靜止物是否準(zhǔn)確配準(zhǔn),如果沒(méi) 有準(zhǔn)確配準(zhǔn)將直接影響到飛機(jī)速度測(cè)量的準(zhǔn)確性,為保證兩景圖像準(zhǔn)確配準(zhǔn),可以采用手 工配準(zhǔn)的方法進(jìn)行配準(zhǔn)。
[0014] 進(jìn)一步的,步驟(2)中的測(cè)量圖像的旋轉(zhuǎn)角度Θ,即測(cè)量遙感相機(jī)所拍的圖像經(jīng) 過(guò)幾何校正處理后相對(duì)于外接圖形的旋轉(zhuǎn)角度Θ,由于幾何校正后除相機(jī)所拍的圖像外, 外接圖形的其余部分一般填成黑色,因此直接在計(jì)算機(jī)上測(cè)得圖像的邊相對(duì)于外接圖形對(duì) 應(yīng)邊的旋轉(zhuǎn)角度Θ。
[0015] 進(jìn)一步的,步驟(3)中,設(shè)定兩景圖像上飛機(jī)對(duì)應(yīng)角點(diǎn)在同一坐標(biāo)系下的
[0016] 地理坐標(biāo)分別為(X1tY1), (X,,Y2),其位移為S,位移的計(jì)算公式為:
[0017]
[0018] 進(jìn)一步的,步驟(4)中,已知圖像成像時(shí)第一行的掃描時(shí)間tQ〇i,ydP最后一行的掃 描時(shí)間t 1〇i,y),同時(shí)設(shè)定外接圖形的長(zhǎng)度為H,寬度為W,圖像的長(zhǎng)度為h,寬度為w,飛機(jī)角點(diǎn) 的位置坐標(biāo)為(X,y),則飛機(jī)在兩景圖像上的成像時(shí)間差計(jì)算公式為:
[0019] (1)圖像與其外接圖形的長(zhǎng)寬關(guān)系為:
[0020] H = hcos Θ +wsin Θ
[0021] W = hsin Θ +wcos Θ
[0022] (2)設(shè)定飛機(jī)角點(diǎn)到圖像的第一行的距離L,則其計(jì)算公式為:
[0023] L = ycos Θ -xsin Θ +hsin2 Θ
[0024] (3)設(shè)定圖像上飛機(jī)角點(diǎn)的成像時(shí)間為,則其計(jì)算公式為:
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] (4)根據(jù)兩景圖像上飛機(jī)角點(diǎn)的成像時(shí)間分別為^,?2)和t ,則其成像時(shí)間差 Δ t為:
[0029] At = t(x2,y2)-t(xl,yl)
[00301
[0031] 進(jìn)一步的,步驟(5)中,設(shè)定飛機(jī)飛行速度為V,則其計(jì)算公式為: S
[0032] 賢:么;
[0033] 進(jìn)一步的,步驟(6)中,假定選取了 η個(gè)飛機(jī)角點(diǎn)(P1JfPn),其對(duì)應(yīng)獲得的飛行 速度為(Vl,f O,則計(jì)算飛機(jī)的平均速度公式為:
[0034]
[0035] 本發(fā)明的有益效果:
[0036] 1、本發(fā)明所提供的方法填補(bǔ)了利用遙感圖像進(jìn)行飛機(jī)測(cè)速的空白。適用于所有傳 感器對(duì)同一飛機(jī)進(jìn)行兩次短時(shí)成像,根據(jù)成像時(shí)間差及飛機(jī)的位移測(cè)算飛機(jī)飛行速度,應(yīng) 用范圍廣,是遙感圖像進(jìn)行定量分析的較好應(yīng)用。
[0037] 2、本發(fā)明同樣對(duì)快速移動(dòng)的目標(biāo)均可適用,但遙感圖像應(yīng)滿(mǎn)足目標(biāo)量測(cè)對(duì)速度及 空間分辨率的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0038] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0039] 圖1為本發(fā)明的飛機(jī)測(cè)速的流程圖;
[0040] 圖2為本發(fā)明的圖像旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量說(shuō)明圖;
[0041] 圖3為本發(fā)明的兩景圖像上飛機(jī)對(duì)應(yīng)角點(diǎn)成像時(shí)間差的推理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明,但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0043] 如圖1所示,本發(fā)明提供的一種利用遙感圖像測(cè)量飛機(jī)速度的方法,利用同一衛(wèi) 星上兩個(gè)相機(jī)載荷對(duì)同一架飛機(jī)成像,分別在兩景圖像上測(cè)量飛機(jī)的位置信息,然后計(jì)算 飛機(jī)位移量和成像時(shí)間差,來(lái)獲取飛機(jī)的飛行速度,該方法包括如下步驟:
[0044] ⑴兩景圖像置加顯不;
[00
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