High-frequency attitude jitter correction for the Gaofen-9 satellite

With the gradually improving resolution of earth observation satellite images, attitude determination accuracy has become a key factor influencing image geometric positioning accuracy. However, high-frequency attitude jitters caused by the instability of the satellite platform lead to image distortions which cannot be corrected by the low-frequency star sensor and gyro attitude measurement. Therefore, this paper proposes a high-frequency attitude jitter correction method based on micro-vibration accelerometer measurement. Three images from the GaoFen-9 (GF-9) satellite over Lijiang in China were selected to verify the method. The correction effect was assessed in terms of road straightness and image relative registration error. The results show that the proposed method can effectively eliminate image distortions caused by high-frequency jitters, providing a feasible way to process images from small agile satellite platforms. Resume Avec l'amelioration progressive de la resolution des images des satellites d'observation de la Terre, la precision de la determination de l'attitude est devenue un facteur cle qui influence la precision de positionnement geometrique de l'image. Cependant, les oscillations d'attitude a haute frequence provoquees par l'instabilite de la plate-forme conduisent a des distorsions de l'image qui ne peuvent pas etre corrigees par les mesures a basse frequence d'un senseur stellaire ou d'un gyroscope. Cet article propose donc une methode de correction de ces oscillations basee sur la mesure de micro-vibrations par accelerometre. Trois images du satellite GaoFen-9 (GF-9) ont ete acquises au-dessus de Lijiang en Chine pour verifier la methode. L'effet de la correction a ete evalue en termes de linearite des routes et d'erreur de recalage relatif entre images. Les resultats montrent que la methode proposee peut eliminer efficacement les distorsions provoquees par les oscillations a haute frequence, ce qui permet de traiter les images acquises par de petits satellites agiles. Zusammenfassung Mit der zunehmenden Verbesserung der Auflosung der Aufnahmen von Erdbeobachtungssatelliten wurde die Genauigkeit der Bestimmung der Neigungsinformation ein Schlusselfaktor fur die geometrische Genauigkeit der Positionsbestimmung aus den Bilddaten. Allerdings fuhren hochfrequente Neigungsschwankungen, verursacht durch Instabilitaten der Satellitenplattform, zu Bildverzerrungen, die mit Hilfe niederfrequenter Sternsensoren oder Neigungsmessungen mit Kreiseln nicht korrigiert werden konnen. Dieser Beitrag stellt eine hochfrequente Schwankungskorrektur der Neigungen vor, die auf Micro-Schwingungs-Beschleunigungsmessungen basiert. Fur die Verifizierung der Methode wurden drei Bilder des GaoFen-9 (GF-9) Satelliten uber Lijiang in China ausgewahlt. Die Korrektureffekte wurden mit Hilfe der Linearitat von Strassen und Fehlern der relativen Bildregistrierung abgeschatzt. Die Ergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagene Methode in der Lage ist, Bildverzerrungen durch hochfrequente Schwankungen zu eliminieren, womit es moglich wird Bilder von kleinen, agilen Satelliten Plattformen zu prozessieren. Resumen Con el creciente aumento de resolucion de las imagenes satelitales de observacion de la tierra, la precision de la actitud se ha convertido en un factor clave que influye en la precision geometrica de la imagen. Sin embargo, la alta frecuencia de la actitud causada por la inestabilidad de la plataforma del satelite lleva a distorsiones en la imagen que no pueden corregirse mediante la actitud medida por el sensor de seguimiento de estrellas (star tracker) de baja frecuencia y la medicion de la actitud del giroscopio. Por lo tanto, este articulo propone un metodo de correccion de la fluctuacion de fase de alta frecuencia basado en la medicion del acelerometro de microvibracion. Se seleccionaron tres imagenes del satelite GaoFen-9 (GF-9) sobre Lijiang en China para evaluar el metodo. El efecto de la correccion se evaluo en terminos de rectitud de carreteras y de error de registro relativo. Los resultados muestran que el metodo propuesto puede eliminar con efectividad las distorsiones de la imagen causadas por movimientos de alta frecuencia, proporcionando una forma factible de procesar imagenes desde plataformas de satelite pequenas y agiles. ?? ??????????????????, ??????????????????????????????????????, ??????????, ?????????????, ??????????????????????????????????????, ?????????????????????????????????????????????????????????????????????, ?????????????????????????, ?????????????????????????