天基光学监视系统：视线指向实时校正与高精度确定

"天基光学传感器视线指向确定与校正技术是确保天基光学监视系统高精度跟踪和定位目标的关键。本文针对高帧频、窄视场的凝视相机，提出了一种基于地标控制点的视线指向实时确定与校正算法。通过等效处理热变形误差和安装误差为视线指向偏移角，利用扩展卡尔曼滤波器进行实时估计，实现高精度的视线指向校正。该方法在仿真实验中表现出良好的精度和时效性，满足天基光学红外监视系统的应用需求。" 天基光学传感器，特别是凝视相机，在空间监视和目标跟踪任务中扮演着至关重要的角色。其视线指向的精确度直接影响到系统的跟踪性能和定位准确性。然而，由于各种因素如热变形、安装不准确等，会导致视线指向存在偏差，影响观测效果。为解决这个问题，本文提出了一种创新的方法。 首先，文章深入研究了凝视相机的成像模型和观测特性，这包括了理解相机如何捕获图像以及不同环境因素对其性能的影响。然后，将视线指向的误差，例如热变形误差和安装误差，转换为视线指向偏移角的形式，这样便于后续的处理。 接下来，基于地标控制点，建立了观测方程，用于描述这些控制点在图像中的预期位置。同时，还构建了偏移角的状态转移模型，以便追踪和预测视线指向的变化。这里的地标控制点可以是已知位置的地表特征，它们提供了校正视线指向的基础。 关键之处在于，文章采用了扩展卡尔曼滤波器（EKF）来实现偏移角的实时估计。扩展卡尔曼滤波是一种有效的非线性滤波方法，它能够处理视线指向偏移角的动态变化，并提供高精度的估计。通过迭代更新，EKF不断优化对偏移角的估计，从而实现对视线指向的精确校正。 仿真结果证实了该算法的优越性，不仅具有高精度，而且能够快速响应，满足天基光学红外监视系统对目标跟踪和定位的实时性要求。这表明，提出的算法对于改善天基光学传感器的性能，特别是在高动态环境下，具有重要的实用价值。 这篇论文揭示了天基光学传感器视线指向确定与校正的复杂性，提出了一种基于地标控制点和扩展卡尔曼滤波的解决方案，为天基光学监视系统的性能提升提供了理论和技术支持。