[發明專利]一種基于星載激光單片足印影像的激光指向在軌檢校方法

有效

• 申請號: 202010370264.1
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111505608B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 謝俊峰;唐新明;莫凡;劉仁;劉力榮;褚存
• 申請（專利權）人: 自然資源部國土衛星遙感應用中心
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01S17/88
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 王澤云

1.一種基于星載激光單片足印影像的激光指向在軌檢校方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1初定位星載激光足印的地面位置；

步驟2基于地形數據，采用高程分層迭代方法快速確定星載激光足印地面最優位置坐標；

步驟3利用星載激光足印地面最優位置坐標，解算出激光指向角。

2.如權利要求1所述的基于星載激光單片足印影像的激光指向在軌檢校方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：

步驟1.1構建足印影像激光光斑質心像平面坐標轉換模型；

步驟1.2構建星載激光足印相機幾何定位模型；

步驟1.3根據衛星下傳的足印影像，提取其中激光足印質心原始位置像面坐標，通過該坐標與足印影像激光光斑質心像平面坐標轉換模型計算出激光在足印影像中的真實位置像面坐標；以及

通過激光在足印影像中的真實位置像面坐標與星載激光足印相機幾何定位模型計算出星載激光足印質心地面坐標P₀。

3.如權利要求1所述的基于星載激光單片足印影像的激光指向在軌檢校方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

步驟2.1獲取激光足印質心地面坐標P₀為中心的2km×2km方形DSM數據，并將P₀代入DSM數據內插該點高程h₀，構建一個以P₀為中心，h₀為高度的三維高程面方程即：Z＝h₀，作為第一層地形高程面；

步驟2.2將足印相機幾何定位模型作為射線方程Ray-F，射線Ray-F與P₀相交求得交點P₁，并利用DSM內插P₁點高程h₁；

構建第二層地形高程面，高程面方程為Z＝h₁，同時，計算第二次與第一次激光足印點平面差值ΔP₀＝P₁-P₀，激光足印點高程差值Δh₀＝h₁-h₀；

步驟2.3重復步驟2.2，計算出交點P₂及其高程h₂、ΔP₀與Δh₀，并構建第三層地形高程面；

直到第N次與第N-1次激光足印腳點位置變化量可忽略時停止，即ΔP_N-1與Δh_N-1小于初始設定閾值時停止迭代計算，且此時得到的激光點(P_N，h_N)為激光足印最優位置地面三維坐標。

4.如權利要求1所述的基于星載激光單片足印影像的激光指向在軌檢校方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

步驟3.1基于構建的星載激光單片足印影像的激光指向在軌檢校模型，根據衛星平臺質心、激光器發射點位置、GPS天線以及地球橢球面的相對位置偏移和旋轉幾何關系，結合激光發射脈沖測距時間，構建了嚴密的星載激光指向檢校模型，其矩陣表達式如下所示：

上式中，(Δρ_x Δρ_y Δρ_z)^T分別為激光測距值在空間坐標系(x y z)^T方向分量；(ΔX_refΔY_ref ΔZ_ref)^T為激光發射參考點與衛星質心間的固定偏移量；ρ₀為利用激光脈沖時間差計算的激光測距值；α,β構成激光指向角，其中：α為激光出光軸在本體坐標系XOY面投影與X軸正方向的夾角，β為激光出光軸與其在XOY面的投影線的夾角；其中：為衛星本體坐標系向地固坐標系ITRF的轉換矩陣；(X_spot Y_spot Z_spot)^T為激足印光質心地面點坐標；為衛星質心在地固坐標系下的坐標；

步驟3.2對星載激光指向角進行在軌檢校。