[發明專利]一種基于指向角殘差的星載激光測高儀指向角系統誤差標定方法

有效

• 申請號: 201610458680.0
• 申請日: 2016-06-22
• 公開（公告）號: CN106125069B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李松;易洪;馬躍;周輝;鄭國興;楊晉陵;田昕;高俊玲
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 趙麗影

1.一種基于指向角殘差的星載激光測高儀指向角系統誤差標定方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1、根據地面光斑探測到的激光光斑位置，建立星載激光測高儀在地心慣性坐標系下的激光測距矢量，實現如下：

ρ_d*u_d＝R_d-R

其中，ρ_d*u_d為解算距離值ρ_d與解算激光指向單位向量u_d的乘積，即激光測距矢量；R_d為地面光斑探測定位的激光光斑位置向量；R為高精度定位系統測得的衛星位置向量；

步驟2、基于激光測距矢量，將解算得到的激光指向單位向量與激光測高儀測量的激光指向單位向量進行點乘，得到激光指向角殘差與指向角誤差的關系如下：

其中[cosα cosβ cosγ]^T即為星載激光測高儀高精度定姿系統測得的激光指向單位向量，其中α，β，γ分別為星上高精度定姿系統測量的激光指向單位向量的方向余弦角；[cosα_d cosβ_d cosγ_d]^T為解算激光指向單位向量，其中α_d，β_d，γ_d分別為解算激光指向單位向量的方向余弦角；δ_α、δ_β、δ_γ依次為激光指向單位向量方向余弦角中的系統誤差；e_α、e_β、e_γ依次為激光指向單位向量方向余弦角中的隨機誤差；

步驟3、利用得激光指向角殘差與指向角誤差的關系，建立指向角誤差檢校模型，對指向角系統誤差進行檢校，實現如下，

設進行了共n次測量，i＝1,2,…,n，將系統誤差與指向角殘差的關系寫成矩陣形式如下，

根據上式解算得到指向角系統誤差。

2.根據權利要求1所述的一種基于指向角殘差的星載激光測高儀指向角系統誤差標定方法，其特征在于：所述步驟2實現過程如下；

將腳點定位方程公式中星載激光測高儀測量的激光測距矢量和通過地面光斑探測法解算得到的激光測距矢量分別用坐標表示，如公式(1)和公式(2)所示；

其中，ρ為激光測距值，u為高精度定姿系統測得的激光指向單位向量，[cosα cosβ cosγ]^T為星載激光測高儀高精度定姿系統測得的激光指向單位向量在地心慣性坐標系下的方向余弦，其中α，β，γ分別為星上高精度定姿系統測量的激光指向單位向量的方向余弦角；

其中[cosα_d cosβ_d cosγ_d]^T為解算激光指向單位向量在地心慣性坐標系下的方向余弦，其中α_d，β_d，γ_d分別為解算激光指向單位向量的方向余弦角；

假設激光指向單位向量方向余弦角中的系統誤差依次為δ_α、δ_β、δ_γ，隨機誤差依次為e_α、e_β、e_γ，則有：

將公式(3)帶入公式(2)，并將公式(1)的測量激光指向單位向量和公式(2)的解算激光指向單位向量點乘，可得：

公式(4)左側為激光指向角殘差。

3.根據權利要求2所述的一種基于指向角殘差的星載激光測高儀指向角系統誤差標定方法，其特征在于：所述步驟3具體實現如下；

將公式(4)展開并進行整理得：

cos²α+cos²β+cos²γ-PBR＝a*δ_α+b*δ_β+c*δ_γ+e (5)

其中PBR即為由公式(4)左端計算得到的激光指向角 殘差，e為隨機誤差合成項，公式(5)即為單次地面激光光斑探測后，激光指向單位向量方向余弦的系統誤差與觀測值之間的關系，將多次地面激光光斑探測結果寫成矩陣形式，即可得激光指向角系統誤差檢校模型，如公式(6)所示；

4.根據權利要求3所述的一種基于指向角殘差的星載激光測高儀指向角系統誤差標定方法，其特征在于：所述激光指向角系統誤差檢校模型采用最小二乘方法實現系統誤差解算。