[發(fā)明專利]一種星載激光測(cè)高儀腳點(diǎn)幾何定位誤差的判定方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201511000735.5 | 申請(qǐng)日： | 2015-12-25 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN105628053B | 公開(kāi)（公告）日： | 2018-10-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 周輝;李松;金麗花;李少輝;郭高峰 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 武漢大學(xué);北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部 |
| 主分類號(hào)： | G01C25/00 | 分類號(hào)： | G01C25/00 |
| 代理公司： | 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222 | 代理人： | 魯力 |
| 地址： | 430072 湖*** | 國(guó)省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 激光 測(cè)高儀 幾何 定位 誤差 判定 方法 | ||
1.一種星載激光測(cè)高儀腳點(diǎn)幾何定位誤差的判定方法，其特征在于，具體方法是：
步驟1，根據(jù)星載激光測(cè)高儀腳點(diǎn)幾何定位誤差的初始參數(shù)，計(jì)算在姿態(tài)測(cè)量坐標(biāo)系下，由角度誤差、測(cè)距誤差和位置誤差所引起的腳點(diǎn)幾何定位誤差分量，其中，所述星載激光測(cè)高儀腳點(diǎn)幾何定位誤差的初始參數(shù)包括：
參數(shù)一、激光測(cè)高儀的硬件誤差參數(shù)：包括激光指向角誤差和硬件測(cè)距誤差、安置角誤差和安置位置誤差；
參數(shù)二、衛(wèi)星平臺(tái)誤差參數(shù)：包括衛(wèi)星平臺(tái)的姿態(tài)角誤差、衛(wèi)星平臺(tái)的定軌誤差、姿態(tài)傳感器與位置傳感器的安置角誤差和安置位置誤差，姿態(tài)角誤差包括側(cè)滾角誤差、俯仰角誤差和航向角誤差；
參數(shù)三、在激光發(fā)射方向上的大氣延遲改正誤差參數(shù)；
參數(shù)四、測(cè)量狀態(tài)參數(shù)：包括星載激光測(cè)高儀激光指向角、衛(wèi)星平臺(tái)的姿態(tài)角、姿態(tài)測(cè)量坐標(biāo)系與星球坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系；
參數(shù)五、平面目標(biāo)參數(shù)：包括目標(biāo)在沿軌和垂軌方向上的傾斜度；
參數(shù)六、衛(wèi)星的軌道高度；
計(jì)算由角度誤差、測(cè)距誤差和位置誤差所引起的腳點(diǎn)幾何定位誤差分量，包括以下子步驟：
步驟1.1，計(jì)算星載激光測(cè)高儀激光測(cè)距的均方根誤差dρi：
式中，dρs和dρa分別為激光測(cè)高儀硬件測(cè)距誤差和大氣延遲改正誤差，(dФx,dФy)和(sx,sy)分別為沿軌和垂軌方向上的激光指向角誤差和目標(biāo)傾斜角，Фi為激光指向角，它是發(fā)射激光方向與天底方向的夾角，Фi＝ΔФ×(i-1)，i＝1、2、3.....、int(Фmax/ΔФ)+1，其中，函數(shù)int表示數(shù)值取整運(yùn)算，ΔФ為激光指向角的角度間隔，0.01°≤ΔФ≤1°，Фmax為最大的激光指向角，0°≤Фmax≤30°，ρi為激光測(cè)距值，ρi≈H/cosФi，H為衛(wèi)星的軌道高度；
步驟1.2，計(jì)算在姿態(tài)測(cè)量坐標(biāo)系下，激光腳點(diǎn)幾何定位誤差的分量dxij、dyij和dzij：
式中，dγx、dγy和dγz為合成角度誤差，它們可以表示為：其中，dФz為激光指向角誤差在天底方向上的分量，(dβx,dβy,dβz)為姿態(tài)傳感器在衛(wèi)星平臺(tái)坐標(biāo)系下的安置角誤差，(dαx,dαy,dαz)和(drx,dry,drz)分別為星載激光測(cè)高儀在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的安置角誤差和安置位置誤差；是衛(wèi)星平臺(tái)姿態(tài)角誤差，ak(k＝1、2、3.....9)為姿態(tài)矩陣的元素，它們滿足以下關(guān)系式：
式中，是衛(wèi)星平臺(tái)姿態(tài)角，它們的取值相同，且均滿足：σj＝Δσ×(j-1)，j＝1、2、3.....、int(σmax/Δσ)+1，其中，Δσ為姿態(tài)角的角度間隔，0.01°≤Δσ≤1°，σmax為最大的姿態(tài)角，0°≤σmax≤90°；
步驟2，根據(jù)姿態(tài)測(cè)量坐標(biāo)系與星球坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，計(jì)算在星球坐標(biāo)系下激光腳點(diǎn)的瞬時(shí)幾何定位誤差；
步驟3，通過(guò)統(tǒng)計(jì)激光腳點(diǎn)幾何定位的誤差值或基于誤差極值模型，計(jì)算腳點(diǎn)幾何定位誤差的最大值和最小值，包括以下子步驟：
步驟3.1，若星載激光測(cè)高儀的全部測(cè)量狀態(tài)參數(shù)已知，則查找激光腳點(diǎn)瞬時(shí)幾何定位誤差各分量(dXij,dYij,dZij)的極值，統(tǒng)計(jì)腳點(diǎn)幾何定位誤差的最大值和最小值：
dXmax＝max(dXij)，dYmax＝max(dYij)，dZmax＝max(dZij)
dXmin＝min(dXij)，dYmin＝min(dYij)，dZmin＝min(dZij)
式中，函數(shù)max和min表示求最大值和最小值運(yùn)算；(dXmax,dYmax,dZmax)和(dXmin,dYmin,dZmin)為腳點(diǎn)幾何定位誤差的最大值和最小值；
步驟3.2，若星載激光測(cè)高儀部分測(cè)量狀態(tài)參數(shù)未知，根據(jù)腳點(diǎn)幾何定位的極值誤差模型，計(jì)算腳點(diǎn)幾何定位誤差的最大值和最小值：
式中，ρmax是激光測(cè)距的最大值，(dγmin,dγmax)、(dσmin,dσmax)、(drmin,drmax)、(dρmin,dρmax)、(dVmin,dVmax)分別表示合成角度誤差、姿態(tài)角誤差、星載激光測(cè)高儀的安置位置誤差、測(cè)距誤差和定軌誤差的最小值與最大值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載激光測(cè)高儀腳點(diǎn)幾何定位誤差的判定方法，其特征在于，所述步驟1中，根據(jù)姿態(tài)測(cè)量坐標(biāo)系和星球坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，計(jì)算得到在星球坐標(biāo)系下腳點(diǎn)瞬時(shí)幾何定位誤差分量dXij、dYij和dZij：
式中，ml(l＝1、2、3...9)為姿態(tài)測(cè)量坐標(biāo)系和星球坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣的元素；(dXg,dYg,dZg)為衛(wèi)星在星球坐標(biāo)系下的定軌誤差。
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