一種利用遙感圖像測量飛機(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)致不同載荷成像過程存在時間差，利用這個時間差可實現(xiàn)對高速 移動的目標(biāo)進(jìn)行測速。
[0003] 遙感圖像處理中，通常根據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的處理過程和方法進(jìn)行分級，通用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) 產(chǎn)品包括〇~3級，0級產(chǎn)品是指對衛(wèi)星下傳的遙感數(shù)據(jù)，經(jīng)過分幅和輔助數(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級產(chǎn)品指的是在〇級產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，利 用輻射定標(biāo)參數(shù)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行相對輻射校正處理后得到的產(chǎn)品；2級產(chǎn)品指的是在1級 產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，根據(jù)衛(wèi)星成像時平臺（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級產(chǎn)品指的是在1級產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，根據(jù)幾何糾正模型，利用地面控制點 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級遙感圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)品定位精度較高，對于高速移動目標(biāo)的量測， 能夠滿足精度要求。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，有對飛機(jī)的預(yù)測垂直速度進(jìn)行測量的方法，專利號為 CN200880109452. 6,得到旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的預(yù)測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)測垂直速度Vap的方法，連續(xù)地執(zhí)行下列步驟：a)測量旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的瞬時 垂直速度I;b)根據(jù)預(yù)測項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 垂直速度X相加，以得到所述預(yù)測垂直速度Vap;以及其中，在步驟b)中，在步驟bl)期間， 所述預(yù)測項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 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)測正確空氣速度，其i和At分 別表示時刻和時間間隔：VPP = VP+dVPdtAt]]>VY =給定旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)類型的旋轉(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)；只要滿足下述兩個條件：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 測量飛機(jī)速度的方法，填補了目前遙感圖像在飛機(jī)測速方面的空白。
[0006] 本發(fā)明提供的一種利用遙感圖像測量飛機(jī)速度的方法，利用同一衛(wèi)星上兩個相機(jī) 載荷對同一架飛機(jī)成像，分別在兩景圖像上測量飛機(jī)的位置信息，然后計算飛機(jī)位移量和 成像時間差，來獲取飛機(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測量圖像的旋轉(zhuǎn)角度；
[0009] (3)對兩景圖像中飛機(jī)上的對應(yīng)角點進(jìn)行測量，獲取其地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)，得到其位移 距離；
[0010] (4)根據(jù)圖像成像時飛機(jī)角點的成像時間，計算兩景圖像上飛機(jī)對應(yīng)角點的成像 時間差；
[0011] (5)根據(jù)兩景圖像上的飛機(jī)對應(yīng)角點的位移及成像時間差，計算飛機(jī)的飛行速 度；
[0012] (6)在兩景圖像上選取多個飛機(jī)的對應(yīng)角點，重復(fù)步驟（2)~（5)，計算飛機(jī)的平 均飛行速度，減少由于量測帶來的誤差。
[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 口打開對同一飛機(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 有準(zhǔn)確配準(zhǔn)將直接影響到飛機(jī)速度測量的準(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)中的測量圖像的旋轉(zhuǎn)角度Θ，即測量遙感相機(jī)所拍的圖像經(jīng) 過幾何校正處理后相對于外接圖形的旋轉(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，因此直接在計算機(jī)上測得圖像的邊相對于外接圖形對 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)對應(yīng)角點在同一坐標(biāo)系下的
[0016] 地理坐標(biāo)分別為（X1tY1), (X,，Y2)，其位移為S，位移的計算公式為：
[0017]
[0018] 進(jìn)一步的，步驟（4)中，已知圖像成像時第一行的掃描時間tQ〇i,ydP最后一行的掃 描時間t 1〇i,y)，同時設(shè)定外接圖形的長度為H，寬度為W，圖像的長度為h，寬度為w，飛機(jī)角點 的位置坐標(biāo)為（X，y)，則飛機(jī)在兩景圖像上的成像時間差計算公式為：
[0019] (1)圖像與其外接圖形的長寬關(guān)系為：
[0020] H = hcos Θ +wsin Θ
[0021] W = hsin Θ +wcos Θ
[0022] (2)設(shè)定飛機(jī)角點到圖像的第一行的距離L，則其計算公式為：
[0023] L = ycos Θ -xsin Θ +hsin2 Θ
[0024] (3)設(shè)定圖像上飛機(jī)角點的成像時間為，則其計算公式為：
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] (4)根據(jù)兩景圖像上飛機(jī)角點的成像時間分別為^,?2)和t ，則其成像時間差 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個飛機(jī)角點（P1JfPn)，其對應(yīng)獲得的飛行 速度為（Vl，f O，則計算飛機(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了利用遙感圖像進(jìn)行飛機(jī)測速的空白。適用于所有傳 感器對同一飛機(jī)進(jìn)行兩次短時成像，根據(jù)成像時間差及飛機(jī)的位移測算飛機(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)明同樣對快速移動的目標(biāo)均可適用，但遙感圖像應(yīng)滿足目標(biāo)量測對速度及 空間分辨率的要求。
【附圖說明】
[0038] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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)測速的流程圖；
[0040] 圖2為本發(fā)明的圖像旋轉(zhuǎn)角度測量說明圖；
[0041] 圖3為本發(fā)明的兩景圖像上飛機(jī)對應(yīng)角點成像時間差的推理圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖對發(fā)明進(jìn)一步說明，但不用來限制本發(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量飛機(jī)速度的方法，利用同一衛(wèi) 星上兩個相機(jī)載荷對同一架飛機(jī)成像，分別在兩景圖像上測量飛機(jī)的位置信息，然后計算 飛機(jī)位移量和成像時間差，來獲取飛機(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；
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