[發(fā)明專利]一種基于波形匹配的星載激光在軌指向檢校方法

有效

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• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110646782B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 謝俊峰;劉仁;莫凡;周平;楊晨;歐陽斯達;張悅;甄瑩;焦慧慧
• 申請（專利權）人: 自然資源部國土衛(wèi)星遙感應用中心
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01C25/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

本發(fā)明公開了一種基于波形匹配的星載激光在軌指向檢校方法，該方法包括以下步驟：基于機載lidar數(shù)據的星載激光測高儀回波波形仿真；根據得到的仿真波形，匹配真實波形，并根據仿真波形匹配真實波形的方法確定星載激光腳點質心坐標；根據星載激光測高儀幾何檢校模型及激光腳點質心坐標，標定出星載激光指向角。本發(fā)明通過采用仿真波形匹配真實波形，從而快速確定激光腳點質心位置，實現(xiàn)星載激光測高儀在軌指向檢校的目的。使用本發(fā)明，將不再依賴地面探測器，只需利用已有的機載lidar數(shù)據即可，可大大縮減外業(yè)操作成本。

技術領域

本發(fā)明涉及星載激光在軌幾何檢校技術領域，尤其涉及一種基于波形匹配的星載激光在軌指向檢校方法，應用于星載激光高精度幾何定位。

背景技術

幾何定位精度是衡量國產測繪衛(wèi)星性能最重要的指標，其中高程精度由于難以提升顯得更為重要。激光雷達(Light Detection And Ranging，簡稱LiDAR)因具有方向性好、相干性高、單色性好，測距精度高等特點，在深空探測和地球科學領域中體現(xiàn)了巨大的應用潛力，將星載激光測高技術應用于高分辨率光學立體測繪衛(wèi)星，輔助航天攝影測量以提高衛(wèi)星影像幾何特別是高程方向的精度成為了一種重要的技術手段。

在我國十三五期間對于民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃中(2015-2025年)，即將發(fā)射測繪遙感衛(wèi)星包括高分七號01星、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星、高分七號02星等均攜帶具備全波形記錄功能的激光測高儀，這些衛(wèi)星可以利用搭載的激光測高儀獲取大量的全球高精度激光高程控制點，極大提高我國現(xiàn)有國產測繪遙感衛(wèi)星的全球測圖精度特別是高程精度，同時也為極地冰蓋測繪、地理國情監(jiān)測、全國乃至全球森林普查等應用提供重要的數(shù)據支撐。然而由于激光測高儀在測量過程中會產生指向角、質心偏移、系統(tǒng)時鐘同步等多項系統(tǒng)誤差，尤其是指向角誤差，可能會降低激光腳點作為測繪行業(yè)的高程控制的精度。以激光指向角誤差影響為例，對于軌道高度為500km的測高系統(tǒng)，在地表入射角為1°時，30″的激光指向誤差引起腳點定位水平誤差75m，高度誤差1.3m。

目前對地觀測的星載激光測高儀只有美國的GLAS系統(tǒng)與我國的資源三號02星激光測高儀，它們采用在軌檢校方法主要有地面探測器檢校法、機載紅外相機成像檢校的方法。每種方法各有優(yōu)缺點，地面探測器檢校法成功率大，精度高，但需要較大的人力物力。機載紅外相機成像檢校法的精度較高，但因激光能量到達地表時衰減過低造成成像困難，同時衛(wèi)星與飛機同步過境時間控制難度大，成功率低。

因此，分析星載激光測高儀幾何定位的誤差源及其對定位精度的影響，并在此基礎上，針對國產全波形星載激光測高儀的技術特點，研究并提出一種消除其測量過程中的激光指向誤差的在軌幾何檢校方法，可用于我國星載激光測高儀在軌檢校，提供星載激光測高儀幾何定位精度，最終對于提升我國測繪遙感衛(wèi)星在全球測圖應用潛力具有重要意義。

發(fā)明內容

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于波形匹配的星載激光在軌指向檢校方法，該方法在以激光足印初始位置的一定范圍內，利用先驗地形數(shù)據開展回波仿真與波形匹配，確定激光足印指向最佳位置坐標，基于所構建的激光指向檢校模型，標定激光測高儀存在的指向角，具有精度高特點；不依賴地面布設探測器，不需要人工外業(yè)進行測量與探測器布設工作，可大大減少外業(yè)檢校帶來的資金與人力資源的耗費。

本發(fā)明的目的通過以下的技術方案來實現(xiàn)：

一種基于波形匹配的星載激光在軌指向檢校方法，包括：

A基于機載lidar數(shù)據的星載激光測高儀回波波形仿真；

B根據得到的仿真波形，匹配真實波形，并根據仿真波形匹配真實波形的方法確定星載激光腳點質心坐標；

C根據星載激光測高儀幾何檢校模型及激光腳點質心坐標，標定出星載激光指向角。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點：