一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法与流程

本发明涉及一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，属于遥感相机在轨信息处理。

背景技术：

1、随着需求的发展，遥感卫星的分辨率越来越高，幅宽越来越大，需要遥感相机各个成像单元之间具有较高的成像时间基准精度。较高的时间精度也能提高后期图像处理的精度，从而保证遥感相机图像的质量。

2、传统遥感相机时间同步方法是，遥感相机接收整星转发的硬件秒脉冲信号以及卫星星务时间信息。然后遥感相机使用整星发送的两种时间信息，并使用本地时钟对时间信息进行采样，从而完成遥感相机时间信息的生成和处理。该方法的特点是在于使用本地时钟对整星时间信息进行采样，因为各个单机的本地时钟为异步信号且存在系统误差，因此会导致采样存在一定的误差。该方法的时间同步精度会对图像成像质量以及后期处理造成一定困难。而目前常用的方法是采用高精度晶振尽可能减少精度误差，此方法在系统设计和系统成本等方面代价较大，且提升精度有限。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，一定程度上修正遥感相机各个单机时间系统误差，提升遥感相机图像成像质量，减少后期图像处理难度。

2、本发明的技术解决方案是：一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，包括：

3、接收卫星发送的硬件秒脉冲信号和卫星广播时间码；

4、在每个硬件秒脉冲的跳变沿采集卫星广播时间码整秒部以及本地时间计数值，并在秒脉冲跳变沿清零后开始下一次计数；

5、从第2个秒脉冲开始，采集连续预设次数秒脉冲本地时间计数值，计算其样本均值和样本标准差，然后滑动窗口依次计算后续连续预设次数的秒脉冲本地时间的样本均值和样本标准差；

6、获取遥感相机每次触发事件对应的本地时间计数值，使用本地时间的样本标准差对该触发事件的本地时间计数值进行修正；

7、使用卫星广播时间码整秒部和修正后的本地时间计数值，完成遥感相机时间系统在轨实时误差补偿。

8、进一步地，所述遥感相机本地时间计数值由时间计数系统产生；所述时间计数系统包括相机本地晶振和处理器，自相机系统完成加电复位后开始计数，并在接收到卫星秒脉冲跳变沿时存储当前本地时间计数值，然后清零计数器；在每个秒脉冲跳变沿都如此处理。

9、进一步地，所述本地时间的样本标准差为其中，m为大于1的连续m个采样值，ti为第i个秒脉冲跳变沿对应本地计数值，n为两个相邻秒脉冲本地计数值的理想值。

10、进一步地，所述遥感相机时间系统在轨实时误差补偿包括：

11、遥感相机每次触发事件采集本地时间计数值记为te_i，然后对该计数值差值进行误差补偿，误差补偿后的计数值差值为

12、

13、其中，δtm_i为当前触发事件相机系统所存储的最新的样本标准差，正负号的选择根据相机系统所存储的最新的样本均值确定，n为两个相邻秒脉冲本地计数值的理想值。

14、进一步地，遥感相机触发事件所存储的卫星广播时间码整秒部ts_i作为当前曝光时刻的整秒部，误差补偿后的触发事件本地时间计数值te_i′作为当前触发事件时刻的亚秒部；遥感相机触发事件的真实时刻记为texp_i＝ts_i+te_i′，完成遥感相机时间系统在轨实时误差补偿。

15、进一步地，当tm_i<n时，符号取正；当tm_i≥n时，符号取负。

16、进一步地，所述遥感相机的触发事件为相机曝光时刻，或外部其他触发事件时刻。

17、进一步地，所述硬件秒脉冲信号为固定脉宽的周期性信号，为负脉宽或正脉宽；所述卫星广播时间码通过总线进行传输，时间码的格式为整秒部与亚秒部分开。

18、一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现所述一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法的步骤。

19、一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时实现所述一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法的步骤。

20、本发明与现有技术相比的优点在于：

21、(1)本发明采用在轨实时误差补偿的方法，提高了遥感相机图像数据使用的时效性和实用性；

22、(2)本发明基于目前遥感卫星时间系统架构，不需要额外增加系统资源；

技术特征：

1.一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，其特征在于，所述遥感相机本地时间计数值由时间计数系统产生；所述时间计数系统包括相机本地晶振和处理器，自相机系统完成加电复位后开始计数，并在接收到卫星秒脉冲跳变沿时存储当前本地时间计数值，然后清零计数器；在每个秒脉冲跳变沿都如此处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，其特征在于，所述本地时间的样本标准差为其中，m为大于1的连续m个采样值，ti为第i个秒脉冲跳变沿对应本地计数值，n为两个相邻秒脉冲本地计数值的理想值。

4.根据权利要求1所述的一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，其特征在于，所述遥感相机时间系统在轨实时误差补偿包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，其特征在于，遥感相机触发事件所存储的卫星广播时间码整秒部ts_i作为当前曝光时刻的整秒部，误差补偿后的触发事件本地时间计数值te_i′作为当前触发事件时刻的亚秒部；遥感相机触发事件的真实时刻记为texp_i＝ts_i+te_i′，完成遥感相机时间系统在轨实时误差补偿。

6.根据权利要求4所述的一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，其特征在于，当tm_i<n时，符号取正；当tm_i≥n时，符号取负。

7.根据权利要求1所述的一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，其特征在于，所述遥感相机的触发事件为相机曝光时刻，或外部其他触发事件时刻。

8.根据权利要求1所述的一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，其特征在于，所述硬件秒脉冲信号为固定脉宽的周期性信号，为负脉宽或正脉宽；所述卫星广播时间码通过总线进行传输，时间码的格式为整秒部与亚秒部分开。

9.一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～权利要求8任一所述方法的步骤。

10.一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述的处理器执行所述的计算机程序时实现如权利要求1～权利要求8任一所述方法的步骤。

技术总结一种基于星上广播的遥感相机时间系统误差补偿方法，包括：步骤一：遥感相机接收卫星发送的硬件秒脉冲信号和卫星广播时间码。步骤二：遥感相机在每个硬件秒脉冲的跳变沿采集卫星广播时间码整秒部T<subgt;S_i</subgt;以及本地时间计数值t<subgt;n</subgt;并分别存储，并在秒脉冲跳变沿清零后开始下一次计数。步骤三：从第2个秒脉冲开始，采集连续m次秒脉冲本地时间计数值，计算其样本均值和样本标准差，然后滑动窗口依次计算。步骤四：存储遥感相机每次触发事件对应的本地时间计数值。然后，使用本地时间样本标准差对该触发事件的本地时间计数值进行修正。步骤五：使用当前存储的最新卫星广播时间码整秒部以及步骤四的本地时间计数值修正值完成遥感相机时间系统误差在轨实时补偿。技术研发人员：申才立,王旭,李鑫,薄姝,龚敬,李映宝,李坤,曹伟,于正阳,李玲月,何志宽受保护的技术使用者：北京空间机电研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/17