RU2696368C1 - Method of estimating motion parameters of mobile objects based on space zonal survey results and apparatus for space-based survey of space remote sensing complex space for implementing method - Google Patents
Method of estimating motion parameters of mobile objects based on space zonal survey results and apparatus for space-based survey of space remote sensing complex space for implementing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696368C1 RU2696368C1 RU2018139542A RU2018139542A RU2696368C1 RU 2696368 C1 RU2696368 C1 RU 2696368C1 RU 2018139542 A RU2018139542 A RU 2018139542A RU 2018139542 A RU2018139542 A RU 2018139542A RU 2696368 C1 RU2696368 C1 RU 2696368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- space
- points
- coordinates
- earth
- remote sensing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000013316 zoning Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011365 complex material Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 1
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
- G01C11/04—Interpretation of pictures
- G01C11/06—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
Заявленное изобретение относится к методу определения скорости и ускорения подвижных объектов (транспортных средств и т.п.) по измерениям взаимного положения зональных изображений на комплексированных материалах панхроматической и многоспектральной съемки (паншарпенинг) [1], с учетом расположения оптико-электронных преобразователей спектральных каналов друг относительно друга в фокальной плоскости целевой съемочной аппаратуры космического комплекса.The claimed invention relates to a method for determining the speed and acceleration of moving objects (vehicles, etc.) by measuring the relative position of zonal images on complex materials of panchromatic and multispectral shooting (pan-sharpening) [1], taking into account the location of optoelectronic converters of spectral channels each relative to each other in the focal plane of the target shooting equipment of the space complex.
Из уровня техники известны различные способы оценки параметров движения подвижных объектов, в частности известен, выбранный в качестве наиболее близкого аналога, способ определения параметров движения наблюдаемого с космического аппарата ледника (см. RU 2643224C2, опубл. 31.01.2018), включающий съемку с космического аппарата ледника и неподвижных характерных наземных точек в моменты, взятые через задаваемый промежуток времени. Далее определяют скорость движения фронтальной части ледника по получаемым изображениям. Дополнительно выполняют две или более съемки ледника и характерных точек вокруг ледника через отсчитываемое от момента выполнения предшествующей съемки ледника время, взятое из заранее рассчитанного диапазона значений. По полученным изображениям определяют расстояния от характерных наземных точек до фронтальной части ледника, по которым определяют скорость, ускорение и производную ускорения движения фронтальной части ледника. Various methods are known from the prior art for estimating the motion parameters of moving objects, in particular, a method for determining the motion parameters of a glacier observed from a spacecraft (see RU 2643224C2, publ. 31.01.2018), including shooting from a spacecraft, is known, selected as the closest analogue glacier and fixed characteristic ground points at moments taken over a given period of time. Next, the speed of movement of the frontal part of the glacier is determined from the obtained images. Additionally, two or more surveys of the glacier and characteristic points around the glacier are performed after the time taken from the moment of the previous glacier survey, taken from a pre-calculated range of values. The obtained images determine the distances from characteristic ground points to the front of the glacier, which determine the speed, acceleration and derivative of the acceleration of the movement of the front of the glacier.
Несмотря на схожесть задач оценки параметров движения подвижного объекта, специфика определения перемещения ледника и подвижных объектов (например, транспортных средств), в связи с отличающимися значениями скорости движения, разная. Поэтому возможно только формальное сравнение данных объектов с выявлением их схожести в том, что оценку параметров движения в том и в другом случае производят посредством космической съемки.Despite the similarity of the tasks of estimating the motion parameters of a moving object, the specifics of determining the movement of a glacier and moving objects (for example, vehicles), due to the different values of the speed of movement, are different. Therefore, it is only possible to formally compare these objects with the identification of their similarity in that the motion parameters are estimated in both cases through satellite imagery.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения скорости и ускорения подвижных объектов (транспортных средств).The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of determining the speed and acceleration of moving objects (vehicles).
Технический результат достигается посредством создания способа оценки параметров движения подвижных объектов по результатам космической зональной съемки, включающий синхронную панхроматическую и многоспектральную съемку в одном маршруте, комплексирование данных указанных съемок, нахождение скорости и ускорения объекта относительно подстилающей поверхности посредством выделения множества точек траектории движения объекта , количество которых определяется числом спектральных диапазонов, используемых при формировании комплексированного изображения, нахождение положения подвижного объекта в прямоугольной системе координат, связанной с поверхностью Земли в моменты времени фиксирования его на различных спектральных каналах целевой аппаратуры КК ДЗЗ. При этом для каждого объекта известны его координаты X, Y, h(X,Y) и время съемки t (фиг.1).The technical result is achieved by creating a method for estimating the motion parameters of moving objects according to the results of space zonal surveying, including synchronous panchromatic and multispectral surveys in one route, combining the data of these surveys, finding the speed and acceleration of the object relative to the underlying surface by highlighting the many points of the object’s trajectory , the number of which is determined by the number of spectral ranges used in the formation of the complex image, finding the position of a moving object in a rectangular coordinate system associated with the Earth’s surface at the time it was fixed on various spectral channels of the target equipment of the spacecraft for remote sensing. Moreover, for each object its coordinates X, Y, h (X, Y) and shooting time t are known (Fig. 1).
Измерителем координат точек выступает ЦА КК ДЗЗ. На фотограмметрической модели целевой аппаратурой космического комплекса дистанционного зондирования Земли точку M области объектов проецируют в точку m фокальной плоскости, координаты точки M определяют в системе координат OзXзYзZз, координаты точки m – в связанной с целевой аппаратурой системе OXиYиZи, плоскость OXиYи которой расположена в фокальной плоскости, а ось OZи проходит через центр проектирования S целевой аппаратуры КК ДЗЗ (фиг.2) [2].The measuring instrument of coordinates of points acts TsA KK DZZ. In the photogrammetric model of the target equipment of the Earth remote sensing space complex, the point M of the object area is projected to the point m of the focal plane, the coordinates of the point M are determined in the coordinate system OzXzYzZz, the coordinates of the point m are determined in the OXiYiZi system associated with the target equipment, the OXiY plane and which is located in the focal plane, and the axis OZ and passes through the design center S of the target equipment KK remote sensing (Fig.2) [2].
Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими схемами:The claimed invention is illustrated by the following schemes:
Фиг. 1 – траектория движения подвижного объекта относительно подстилающей поверхности;FIG. 1 - the trajectory of the moving object relative to the underlying surface;
Фиг. 2 – фотограмметрическая модель целевой съемочной аппаратуры;FIG. 2 - photogrammetric model of the target shooting equipment;
Фиг. 3 – отображение точки NO в точках фокальной плоскости m и k при плановой съемке для двух спектральных каналов;FIG. 3 - mapping of the NO point at the points of the focal plane m and k during scheduled shooting for two spectral channels;
Фиг. 4 – расположение ОЭП в фокальной плоскости ЦА «Геотон-Л1» КК ДЗЗ «Ресурс-П»;FIG. 4 - the location of the OEP in the focal plane of CA "Geoton-L1" KK remote sensing "Resource-P";
Фиг. 5 – траектория полета КА в системе координат связанной с Землей;FIG. 5 - the flight path of the spacecraft in the coordinate system associated with the Earth;
Фиг. 6 – определение результирующей скорости Vрез КА относительно поверхности Земли;FIG. 6 - determination of the resulting velocity V res spacecraft relative to the surface of the Earth;
Фиг. 7 – получение цветного изображения объектов с подчеркнутыми деталями, содержащего неподвижные и подвижные объекты;FIG. 7 - obtaining a color image of objects with underlined details, containing fixed and moving objects;
Фиг. 8 – участок комплексированного изображения аэродрома Райт-Паттерсон с автомобилями на автотрассе;FIG. 8 - plot integrated image of the Wright-Patterson airfield with cars on the highway;
Фиг. 9 – участок комплексированного изображения аэродрома Райт-Паттерсон с взлетающим самолетом на взлетно-посадочной полосе.FIG. 9 is a plot of the integrated image of the Wright-Patterson airfield with a take-off airplane on the runway.
Заявленный способ оценки параметров движения подвижных объектов по результатам космической зональной съемки осуществляется следующим образом.The claimed method for evaluating the motion parameters of moving objects according to the results of space zonal shooting is as follows.
При дистанционном зондировании Земли (ДЗЗ) космическими комплексами (КК) одной из задач является определение параметров движения подвижных объектов для оценки загрузки дорог, интенсивности транспортного потока и др. Рассмотрим случай съемки объектов целевой аппаратурой (ЦА) в одном сеансе в различных спектральных диапазонах [1] по которым, в том числе, осуществляется комплексирование материалов панхроматической и многоспектральной съемки (паншарпенинг). Синтез комплексированного изображения производится путем совмещения одноименных неподвижных контуров изображений различных спектральных каналов. Поэтому на комплексированном изображении каждый неподвижный объект отображается однократно, а подвижный объект – в нескольких зонах комплексированного изображения за счет съемки в различные моменты времени. Что, с одной стороны является артефактом, с другой – позволяет найти параметры движения объектов.When remotely sensing the Earth (ERS) with space complexes (SC), one of the tasks is to determine the motion parameters of moving objects to assess traffic loads, traffic flow intensity, etc. Let us consider the case of shooting objects with target equipment (CA) in one session in different spectral ranges [1 ] for which, inter alia, the integration of materials of panchromatic and multispectral shooting (pan-sharpening) is carried out. The synthesis of a complex image is made by combining the same stationary contours of images of various spectral channels. Therefore, in a complex image, each stationary object is displayed once, and a moving object in several areas of the complex image due to shooting at different points in time. That, on the one hand, is an artifact, on the other, it allows you to find the motion parameters of objects.
Движение подвижного объекта относительно подстилающей поверхности происходит по некоторой траектории (фиг. 1), с точками I, J, K, M (количество точек определятся числом спектральных диапазонов). Положение объекта в точках фиксируется целевой аппаратурой космического комплекса дистанционного зондирования Земли (ЦА КК ДЗЗ). С поверхностью Земли связана прямоугольная система координат OзXзYзZз. Для каждого положения объекта известны его координаты X, Y, h(X,Y) и время съемки t. Подстилающая поверхность плоская или известна ее цифровая модель рельефа (ЦМР). Требуется найти скорости и ускорения движения подвижного объекта относительно подстилающей поверхности с использованием комплексированных материалов панхроматической и многоспектральной съемки.The movement of the moving object relative to the underlying surface occurs along a certain trajectory (Fig. 1), with points I, J, K, M (the number of points is determined by the number of spectral ranges). The position of the object at the points is fixed by the target equipment of the space complex of the Earth's remote sensing system (TsA KK ERS). A rectangular coordinate system OзXзYзZз is connected with the Earth's surface. For each position of the object, its coordinates X, Y, h (X, Y) and shooting time t are known. The underlying surface is flat or its digital elevation model (DEM) is known. It is required to find the speeds and accelerations of the moving object relative to the underlying surface using integrated materials of panchromatic and multispectral shooting.
С каждой точкой траектории связан радиус – вектор, проходящий через начало координат. Переход из предыдущей в последующую точку характеризуется вектором (участком траектории). A radius is associated with each point of the trajectory - a vector passing through the origin. The transition from the previous to the next point is characterized by a vector (a section of the trajectory).
Например, для точек K и M: For example, for points K and M:
Пусть I начальная точка движения. Тогда Let I be the starting point of motion. Then
где
Система уравнений (1) может быть решена для различных условий движения подвижного объекта и космической съемки (по плоскости, в трехмерном пространстве). The system of equations (1) can be solved for various conditions of motion of a moving object and space imagery (in a plane, in three-dimensional space).
В качестве измерителя координат подвижного объекта выступает ЦА КК ДЗЗ.As a measuring instrument of coordinates of a moving object, there is a CA KK ERS.
Фотограмметрическая модель ЦА КК ДЗЗ представлена на фиг. 2 [2]. Точка M области объектов проецируется в точку m фокальной плоскости. Координаты точки M определяются в системе координат OзXзYзZз, координаты точки m – в связанной с ЦА системе OXиYиZи, плоскость OXиYи которой расположена в фокальной плоскости, а ось OZи проходит через центр проектирования S целевой аппаратуры КК ДЗЗ. Связь координат точек M и m определяется системой уравнений (2).A photogrammetric model of the CA KK ERS is presented in FIG. 2 [2]. Point M of the area of objects is projected to point m of the focal plane. The coordinates of the point M are determined in the coordinate system OzXzYzZz, the coordinates of the point m are defined in the OXiYiZi system associated with the CA, the OXiYi plane and which is located in the focal plane, and the OZi axis passes through the design center S of the target equipment of the remote sensing spacecraft. The relationship between the coordinates of the points M and m is determined by the system of equations (2).
где С11,…., С33 – элементы матрицы направляющих косинусов, связывающих системы координат OзXзYзZз и OXиYиZи через углы разворота по тангажу, крену и курсу;where C 11 , ..., C 33 are the elements of the matrix of guide cosines connecting the coordinate systems OzXzYzZz and OXiYiZi through the rotation angles along pitch, roll and heading;
f – фокусное расстояние ЦА КК ДЗЗ; f is the focal length of the CA KK remote sensing;
По измерениям координат точек на изображении и элементам внешнего и внутреннего ориентирования ЦА КК ДЗЗ уравнения (2) позволяют найти координаты точек подвижных объектов, затем по системе уравнений (1) – определить параметры движения подвижных объектов. From the measurements of the coordinates of the points in the image and the elements of the external and internal orientation of the CA CA KK Remote Sensing, equations (2) allow you to find the coordinates of the points of moving objects, then using the system of equations (1) to determine the motion parameters of moving objects.
Для проверки возможности решения поставленной задачи рассмотрим случай определения скорости и ускорения по плановому комплексированному изображению ЦА «Геотон-Л1» КК ДЗЗ «Ресурс-П» при прямолинейном движении объектов. To test the feasibility of solving this problem, we consider the case of determining the speed and acceleration from the planned integrated image of the CA “Geoton-L1” KK ERS “Resource-P” with the rectilinear movement of objects.
Определение параметров при прямолинейном движения объектовDetermination of parameters during rectilinear movement of objects
При космической съемке многоспектральной оптико-электронной аппаратурой «Геотон» космического аппарата (КА) «Ресурс-П» [5] один и тот же неподвижный объект NO на земной поверхности фиксируются в оптико-электронных преобразователях (ОЭП) спектральных каналов в различные моменты времени (пример отображения объекта NO в точках фокальной плоскости m и k при плановой съемке для двух спектральных каналов представлен на фиг. 3). During space imaging with the Geoton multispectral optical-electronic equipment of the Resurs-P spacecraft (SC) [5], the same fixed NO object on the earth's surface is fixed in the optical-electron converters (OED) of the spectral channels at different times ( an example of the display of an NO object at the points of the focal plane m and k during planned shooting for two spectral channels is shown in Fig. 3).
Временное различие обусловлено орбитальным движением и конструкцией целевой аппаратуры (ЦА), которая представляет собой оптическую систему центральной проекции, в фокальной плоскости которой расположены зональные мультиспектральные (МС1-1, МС1-2, МС1-3, МС2-1, МС2-2, МС2-3) и панхроматический (ПХ) ОЭП оптического излучения
(фиг. 4).The temporal difference is due to the orbital movement and the design of the target equipment (CA), which is an optical system of central projection, in the focal plane of which there are zonal multispectral (MC1-1, MC1-2, MC1-3, MC2-1, MC2-2, MC2 -3) and panchromatic (PX) OEP of optical radiation
(Fig. 4).
При выполнении космической съемки для создания цветного изображения используются ОЭП чувствительные в красной, зеленой и синей зонах видимого излучения (МС1-2, МС1-1, МС2-1, соответственно).When performing satellite imagery, OEP sensitive in the red, green, and blue zones of visible radiation are used to create a color image (MS1-2, MC1-1, MS2-1, respectively).
Для получения цветного изображения с подчеркнутыми деталями, улучшающими визуальное восприятие цветного изображения используется процесс объединения пространственной области изображения с высоким разрешением (обычно панхроматического) и изображений с низким разрешением (обычно мультиспектральных) [3]. Один из вариантов реализации заключается в объединении цветного и панхроматического изображений (добавляется ПХ зона). При этом изображения в панхроматическом канале совмещаются с изображениями в синем, красном и зеленых каналах. To obtain a color image with underlined details that enhance the visual perception of a color image, the process of combining the spatial region of the image with high resolution (usually panchromatic) and low resolution (usually multispectral) images is used [3]. One of the implementation options is to combine color and panchromatic images (a PH zone is added). The images in the panchromatic channel are combined with the images in blue, red and green channels.
Рассмотрим частный случай – плановую съемку ЦА, в процессе которой ОЭПы перпендикулярны направлению результирующей скорости КА, а подвижные объекты двигаются по горизонтальной поверхности. Для расчета результирующей скорости КА рассмотрим траекторию полета КА в системе координат связанной с Землей (фиг. 5) и ориентацию составляющих – скорости КА при орбитальном движении Vсп и скорости за счет вращения поверхности Земли Vω на широте расположения объекта (фиг. 6).Consider a special case - a planned survey of the target audience, during which the OEPs are perpendicular to the direction of the resulting speed of the spacecraft, and moving objects move along a horizontal surface. To calculate the resulting spacecraft speed, we consider the spacecraft flight path in the coordinate system associated with the Earth (Fig. 5) and the orientation of the components - the spacecraft speed during orbital motion Vsp and speed due to the rotation of the Earth's surface Vω at the latitude of the object (Fig. 6).
Траектория полета характеризуется следующими угловыми величинами: The flight path is characterized by the following angular values:
(π/2-β) – азимутом проекции солнечно синхронной орбиты КА на поверхность Земли;(π / 2-β) - the azimuth of the projection of the solar-synchronous orbit of the spacecraft on the Earth's surface;
α – наклонением плоскости орбиты КА к плоскости экватора; φ – широтой расположения объекта съемки. Угол β рассчитывается по формуле (1) [6]:α - the inclination of the plane of the orbit of the spacecraft to the plane of the equator; φ is the latitude of the location of the subject. The angle β is calculated by the formula (1) [6]:
Результирующая скорость Vрез КА рассчитывается по теореме косинуcов. The resulting velocity V res of the spacecraft is calculated by the cosine theorem.
Скорость движения изображения Vси относительно фокальной плоскости определяется из формулы (см. фиг. 3):The speed of the image V s relative to the focal plane is determined from the formula (see Fig. 3):
где Δt – время, за которое точка изображения проходит расстояние mk;where Δt is the time during which the image point passes the distance mk;
H – высота съемки. H - shooting height.
Задавая значения mk между ОЭП находим промежутки времени, за которые изображения неподвижных относительно земной поверхности объектов перемещаются между ОЭП.By setting the values of mk between the EIA we find the time intervals for which the images of objects immobile relative to the earth's surface move between the OEP.
Кроме того, при съемке могут присутствовать подвижные объекты. Такие объекты перемещаются относительно неподвижных.In addition, moving subjects may be present during shooting. Such objects move relatively motionless.
На фиг. 7 представлены модели изображений. Для наглядности объекты на земной поверхности приведены по масштабу к их изображениям. Масштаб съемки определяется отношением фокусного расстояния ЦА к высоте съемки f/H. При создании цветного изображения объектов с подчеркнутыми деталями неподвижные объекты совмещаются, а подвижные объекты представляют собой зональные изображения, наложенные на изображения неподвижных объектов.In FIG. 7 presents image models. For clarity, objects on the earth's surface are scaled to their images. The shooting scale is determined by the ratio of the focal length of the target camera to the shooting height f / H. When creating a color image of objects with underlined details, stationary objects are combined, and moving objects are zonal images superimposed on images of stationary objects.
Взаимное расположение зональных изображений позволяет определить направление движения объекта и его параметры – скорость и ускорение.The mutual arrangement of zonal images allows you to determine the direction of movement of the object and its parameters - speed and acceleration.
Признаком наличия движения объекта в общем случае является наличие четырех изображений объекта на комплексированном изображении. Направление движения совпадает с направлением от панхроматического изображения к изображению в синей зоне (МС2-1).A sign of the presence of movement of an object in the general case is the presence of four images of an object in a complex image. The direction of movement coincides with the direction from the panchromatic image to the image in the blue zone (MC2-1).
Первоначальное направление движения объекта совпадает с направлением от изображения в красной (МС1-2) и зеленой (МС1-1) зонах к панхроматическому изображению. The initial direction of movement of the object coincides with the direction from the image in the red (MC1-2) and green (MC1-1) zones to the panchromatic image.
В зависимости от тона объекта в ПХ зоне (светлого или темного) зональные изображения на объединенном изображении могут иметь различные цвета в соответствии с законами образования цветов (таблица 1). Примеры изображений представлены на фиг. 8 и 9.Depending on the tone of the object in the PX zone (light or dark), zonal images in the combined image can have different colors in accordance with the laws of color formation (table 1). Examples of images are shown in FIG. 8 and 9.
Возможны и другие сочетания цветов на изображениях подвижных объектов, которые зависят от цветов неподвижного фона и подвижного объекта.Other combinations of colors in images of moving objects are possible, which depend on the colors of the stationary background and the moving object.
Зная расстояния между соответствующими элементами ОЭП (фиг. 4) и скорость движения изображения определяем промежутки времени, через которые начинает формироваться изображение в соседней зоне (см. таблица 2).Knowing the distances between the corresponding elements of the EIA (Fig. 4) and the speed of the image, we determine the time intervals through which the image begins to form in the neighboring zone (see table 2).
Таким образом, период времени, в течение которого образуются изображения одних и тех же объектов в разных спектральных зонах составляет менее 3 с.Thus, the period of time during which images of the same objects are formed in different spectral zones is less than 3 s.
Примем, что за этот период времени параметры полета КК ДЗЗ не меняются.We assume that for this period of time the flight parameters of the spacecraft remote sensing do not change.
Рассмотрим случай прямолинейного равноускоренного движения подвижного объекта (фиг. 7).Consider the case of rectilinear uniformly accelerated motion of a moving object (Fig. 7).
Таблица 1 – Цвет подвижного объекта на цветном изображенииTable 1 - Color of a moving object in a color image
Таблица 2 – Определение промежутков времени, через которые начинает формироваться изображение в соседней зонеTable 2 - Determining the time intervals through which the image begins to form in the neighboring zone
Примечание: Условия съемки – Аэродром Райт-Паттерсон; 39,5 град., С.Ш.; Vрез = 7,4495 км/с; Vсп = 7,6993 км/с; угловая скорость вращения Земли Ωз = 0,000073 (рад/с); радиус Земли Rз = 6371 (км); Vω = 0,3589 км /с.; Vси = 62,079 мм/с.Note: Conditions of shooting - Wright-Patterson Airfield; 39.5 deg., S.Sh .; Vres = 7.4495 km / s; Vsp = 7.6993 km / s; the angular velocity of the Earth’s rotation Ωз = 0.000073 (rad / s); Earth radius Rз = 6371 (km); Vω = 0.3589 km / s .; Vsi = 62.079 mm / s.
Решим задачу через параметры движения изображений объекта. Найдем начальную и конечную скорости движения изображения объекта и его ускорение. We solve the problem through the motion parameters of the images of the object. Find the initial and final speeds of the image of the object and its acceleration.
Средняя скорость изображения подвижного объекта
с другой стороны:
где V0 – начальная скорость изображения подвижного объекта на участке Li;where v0 - initial image speed of a moving object in a portion of Li;
a – ускорение изображения подвижного объекта на участке
Средняя скорость подвижного объекта
где d – размер элемента ОЭП; Ni – количество элементов ОЭП на участке
Аналогично определяется средняя скорость подвижного объекта
Составим систему уравнений для участков
Начальная скорость и ускорение подвижного объекта определяются выражениями (9):The initial speed and acceleration of a moving object are determined by the expressions (9):
Оценим относительные средние квадратические отклонения (СКО) определения начальной скорости и ускорения подвижного объекта. Будем считать, что при определении Ni и Nj погрешность распределена по равномерному закону, в этом случае [4]:Let us evaluate the relative mean square deviations (RMS) of determining the initial velocity and acceleration of a moving object. We assume that in determining Ni and Nj the error is distributed according to a uniform law, in this case [4]:
СКО Ni = СКО Ni = 1/(2∙30,5)RMSN Ni = RMSN Ni = 1 / (2 ∙ 3 0.5 )
Относительные частные производные начальной скорости и ускорения подвижного объекта по Ni и Nj равны (10) и (11):The relative partial derivatives of the initial velocity and acceleration of the moving object with respect to Ni and Nj are (10) and (11):
Результаты расчета относительных СКО определения начальной скорости и ускорения подвижного объекта приведены в таблице 3.The results of the calculation of the relative standard deviations for determining the initial velocity and acceleration of a moving object are shown in table 3.
Таблица 3 Оценка относительных СКО определения начальной скорости и ускорения подвижного объекта Table 3 Estimation of relative standard deviations for determining the initial velocity and acceleration of a moving object
Анализ расчетов показывает, что начальная скорость определяется с СКО менее 10% при величине более 2 м/с (7,2 км/час), а ускорение – с СКО менее 10% при величине более 2 м/с2.Analysis of the calculations shows that the initial speed is determined with a standard deviation of less than 10% at a value of more than 2 m / s (7.2 km / h), and acceleration with a standard deviation of less than 10% at a value of more than 2 m / s 2 .
Выполнены оценки скорости и ускорения транспортных средств по комплексированному изображению аэродрома Райт-Паттерсон, сформированному с использованием программного комплекса OrthoNormScan-VS 2.0.0.2 (ФГБОУ ВПО «РГРТУ» от 09.09.14). Для определения количества элементов изображения между зональными изображениями подвижных объектов использован ПК КВИР (ОАО «НИИ ТП» от 20.11.15).Estimates of the speed and acceleration of vehicles were made using the integrated image of the Wright-Patterson aerodrome formed using the OrthoNormScan-VS 2.0.0.2 software package (Federal State Budget Educational Establishment of Higher Vocational Education "RGRTU" from 09.09.14). To determine the number of image elements between the zonal images of moving objects, the PC KVIR was used (OJSC NII TP from 11/20/15).
Для выполнения расчетов можно использовать программные средства общего доступа – электронные таблицы Excel или подобные.To perform the calculations, you can use shared software tools - Excel spreadsheets or the like.
Результаты представлены на фиг. 8, 9 и в таблице 4. Оценки скорости и ускорения транспортных средств соответствуют ожидаемым.The results are shown in FIG. 8, 9 and in table 4. Estimates of the speed and acceleration of vehicles are as expected.
Таблица 4 Оценка параметров движения транспортных средств по комплексированному изображению аэродрома Райт-ПаттерсонTable 4 Estimation of vehicle traffic parameters from the integrated image of the Wright-Patterson airfield
Таким образом, предложенный способ позволяет решить задачу определения параметров движения подвижных объектов при дистанционном зондировании Земли (ДЗЗ) космическими комплексами (КК) для оценки загрузки дорог, интенсивности транспортного потока и др. Thus, the proposed method allows to solve the problem of determining the parameters of the movement of moving objects during remote sensing of the Earth (ERS) by space complexes (SC) to assess the load of roads, the intensity of traffic, etc.
Список литературыBibliography
Монографии:Monographs:
1. Современные технологии обработки данных дистанционного зондирования Земли, под редакцией Еремеева В.В., М., Физматлит, 2015, стр. 244, 245.1. Modern technologies for processing Earth remote sensing data, edited by V. Eremeev, M., Fizmatlit, 2015, pp. 244, 245.
2. Фотограмметрическая обработка материалов видовых средств дистанционного зондирования земли. Коваленко В.П., учебное пособие «Материалы лекций», издание ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2003 г.2. Photogrammetric processing of materials of specific means of remote sensing of the earth. Kovalenko VP, textbook "Materials of lectures", the publication VVIA them. prof. NOT. Zhukovsky, 2003
3. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений, Шовенгердт Р.А.. Перевод с английского Кирюшина А.В., Демьянинкова А.И., М., Техносфера. 2010.3. Remote sensing. Models and methods of image processing, R. Schauvenerdt. Translation from English Kiryushina A.V., Demyaninkova A.I., M., Technosphere. 2010.
4. Вероятностные основы авиационного оборудования, Музалев Г.А., учебник, издание ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1991.4. The probabilistic basis of aviation equipment, Muzalev GA, textbook, publication VVIA them. prof. NOT. Zhukovsky, 1991.
Статьи из журналов и сборников:Articles from magazines and collections:
5. Многоспектральная оптико-электронная аппаратура «Геотон» космического аппарата «Ресурс-П», Архипов С.А., Бакланов А.И., Исследование Земли из космоса, 2014, № 2.5. Multispectral optical-electronic equipment "Geoton" of the spacecraft "Resource-P", Arkhipov SA, Baklanov AI, Earth exploration from space, 2014, No. 2.
6. Выбор орбит ИСЗ для круглосуточного глобального обзора Земли, Лукашевич Е.Л., Саульский В.К., Исследование Земли из космоса,1984. № 1.6. The choice of satellite orbits for a round-the-clock global Earth survey, Lukashevich EL, Saulsky VK, Exploration of the Earth from space, 1984.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139542A RU2696368C1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Method of estimating motion parameters of mobile objects based on space zonal survey results and apparatus for space-based survey of space remote sensing complex space for implementing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139542A RU2696368C1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Method of estimating motion parameters of mobile objects based on space zonal survey results and apparatus for space-based survey of space remote sensing complex space for implementing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2696368C1 true RU2696368C1 (en) | 2019-08-01 |
Family
ID=67586703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139542A RU2696368C1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Method of estimating motion parameters of mobile objects based on space zonal survey results and apparatus for space-based survey of space remote sensing complex space for implementing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2696368C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2830525C1 (en) * | 2023-08-07 | 2024-11-21 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Method of achieving diffraction resolution of colour images of remote sensing of the earth for small spacecraft |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2302698C2 (en) * | 2005-08-09 | 2007-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | Mobile equipment locating system |
WO2008070542A1 (en) * | 2006-12-01 | 2008-06-12 | Harris Corporation | Spatial and spectral calibration of a panchromatic, multispectral image pair |
RU2360848C1 (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Multi-purpose space system |
RU2643224C2 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-31 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method for determining motion parameters of glacier observed from spacecraft |
US20180286052A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | 4DM Inc. | Object motion mapping using panchromatic and multispectral imagery from single pass electro-optical satellite imaging sensors |
-
2018
- 2018-11-09 RU RU2018139542A patent/RU2696368C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2302698C2 (en) * | 2005-08-09 | 2007-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | Mobile equipment locating system |
WO2008070542A1 (en) * | 2006-12-01 | 2008-06-12 | Harris Corporation | Spatial and spectral calibration of a panchromatic, multispectral image pair |
RU2360848C1 (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Multi-purpose space system |
RU2643224C2 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-31 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method for determining motion parameters of glacier observed from spacecraft |
US20180286052A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | 4DM Inc. | Object motion mapping using panchromatic and multispectral imagery from single pass electro-optical satellite imaging sensors |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2830525C1 (en) * | 2023-08-07 | 2024-11-21 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Method of achieving diffraction resolution of colour images of remote sensing of the earth for small spacecraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110926474B (en) | Satellite/vision/laser combined urban canyon environment UAV positioning and navigation method | |
Zhou et al. | Accuracy evaluation of ground points from IKONOS high-resolution satellite imagery | |
CN102741706B (en) | The geographical method with reference to image-region | |
Veth et al. | Fusion of low-cost imagining and inertial sensors for navigation | |
US20220327737A1 (en) | Determining position using computer vision, lidar, and trilateration | |
Miller et al. | 3-D site mapping with the CMU autonomous helicopter | |
Hill et al. | Ground-to-air flow visualization using Solar Calcium-K line Background-Oriented Schlieren | |
Lo et al. | The direct georeferencing application and performance analysis of uav helicopter in gcp-free area | |
Hein et al. | An integrated rapid mapping system for disaster management | |
WO2022030561A1 (en) | Image generation device, image generation method, and program | |
RU2696368C1 (en) | Method of estimating motion parameters of mobile objects based on space zonal survey results and apparatus for space-based survey of space remote sensing complex space for implementing method | |
Hill et al. | Flow visualization of aircraft in flight by means of background oriented schlieren using celestial objects | |
CN208314856U (en) | A kind of system for the detection of monocular airborne target | |
Alekseev et al. | Visual-inertial odometry algorithms on the base of thermal camera | |
CA3223618A1 (en) | System and method for an airborne mapping lidar | |
Call et al. | Dynamic geo-referenced scanning of aerial lidar systems | |
Golubaev | Main parameters of meteoroid motion during the fall of the Chelyabinsk meteorite shower on February 15, 2013 | |
Doehler et al. | Robust position estimation using images from an uncalibrated camera | |
CN113984069A (en) | Satellite positioning navigation method based on artificial satellite | |
KR102641975B1 (en) | Method and system for providing geographic information | |
Vezinet et al. | Video integration in a GNSS/INS hybridization architecture for approach and landing | |
Thompson et al. | Low cost, standard-based EO/IR payload simulation for visual aided navigation applications | |
Rosok et al. | Position determination of resident space objects via triangulation with two passive-optical staring systems | |
NL2027359B1 (en) | Device, method and system for determining flight height of unmanned aerial vehicle | |
Bresciani | An innovative bifocal metrology system based on projective techniques for aerospace applications |