[發明專利]利用雙向激光測距進行星載激光測高儀在軌標校的方法

有效

• 申請號: 202010778614.8
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN112014828B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 國愛燕;戴君;趙晨光;徐馳;張新偉;賀濤;黃縉
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 高志瑞

本發明公開了一種利用雙向激光測距進行星載激光測高儀在軌標校的方法，通過星載激光測高儀和地面激光測距站的同時雙向測距，減小大氣以及地面測試設備誤差對測距值的影響，實現星載激光測高儀測距值的在軌標校和相對測距精度測試。

技術領域

本發明屬于民用航天技術領域，尤其涉及一種利用雙向激光測距進行星載激光測高儀在軌標校的方法。

背景技術

激光測高儀在軌檢校目前主要有兩種方式：

第一種是基于地面探測器靶標。星載激光測高儀記錄其激光發射時刻，地面探測器靶標記錄激光到達地面靶標的時間。根據激光發射時刻星上激光發射點坐標和地面探測器靶標坐標，計算星地距離以及激光傳輸時間，為光速。利用實測大氣參數計算大氣延遲時間。星載激光測高儀測距值的系統差為。

第二種是利用地表先驗模型，建立星載激光測高儀的測距模型基于測距模型，建立系統誤差與測距殘差的關系；利用實測距離值與測距模型計算距離值生成測距殘差，利用測距殘差實現對測高系統系統誤差中的裝配誤差及測距誤差的標校。

第一種方法需要預先在地面鋪設靶標，要求靶標配備光電探測計時模塊和定位裝置，并且需要實時測量大氣參數計算大氣延遲，缺陷是地面靶標數量大、成本高，且需要計算大氣延遲，引入了新的誤差源；第二種方法需要地表先驗模型以及多次激光測距數據，缺陷是受到地表先驗模型區域和激光測量次數的限制。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種利用雙向激光測距進行星載激光測高儀在軌標校的方法，通過星載激光測高儀和地面激光測距站的同時雙向測距，減小大氣以及地面測試設備誤差對測距值的影響，實現星載激光測高儀測距值的在軌標校和相對測距精度測試。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：一種利用雙向激光測距進行星載激光測高儀在軌標校的方法，所述方法包括如下步驟：步驟一：根據衛星發射前的預設地面標定結果得到衛星過地面衛星激光測距站時星載激光測高儀在地面的激光足印位置；步驟二：在地面激光足印位置內鋪設用于反射星上激光的n個地面角反射器；步驟三：得到n個地面角反射器在WGS84坐標系中的位置：R_{gr_loc_1}、R_{gr_loc_2}、…R_{gr_loc_n}；其中，R_{gr_loc_1}為第1個地面角反射器在WGS84坐標系中的位置，R_{gr_loc_2}為第2個地面角反射器在WGS84坐標系中的位置，R_{gr_loc_n}為第n個地面角反射器在WGS84坐標系中的位置；步驟四：在衛星過地面衛星激光測距站時，地面衛星激光測距站發射激光跟蹤衛星，記錄地面衛星激光測距站發射激光出光時刻T_{glt_1}、T_{glt_2}…T_{glt_m}，以及對應的WGS84坐標系中每個出光時刻對應的地面衛星激光測距站到衛星的激光指向單位矢量R_{glt_1}、R_{glt_2}…R_{glt_m}和地面衛星激光測距站到衛星的測距測量值r_{glt_1}、r_{glt_2}…r_{glt_m}；設置于衛星上的星載激光測高儀在預設時刻T_slt，以預設激光指向單位矢量R_slt對n個地面角反射器進行測距，得到預設時刻T_slt的n個地面角反射器測距值的測量值r_{slt_1}、r_{slt_2}…r_{slt_n}；步驟五：對地面衛星激光測距站發射激光出光時刻T_{glt_1}、T_{glt_2}…T_{glt_m}，以及對應WGS84坐標系中每個出光時刻對應的地面衛星激光測距站到衛星的激光指向單位矢量R_{glt_1}、R_{glt_2}…R_{glt_m}和地面衛星激光測距站到衛星的測距測量值r_{glt_1}、r_{glt_2}…r_{glt_m}進行差值，得到T_slt時刻地面衛星激光測距站到衛星的激光指向單位矢量R_{glt_itp}和地面衛星激光測距站到衛星的測距值r_{glt_itp}；步驟六：根據T_slt時刻地面衛星激光測距站到衛星的激光指向單位矢量R_{glt_itp}和地面衛星激光測距站到衛星的測距值r_{glt_itp}得到T_slt時刻星載激光測高儀對n個地面角反射器的測距計算值；步驟七：根據步驟四中的預設時刻T_slt的n個地面角反射器測距值的測量值r_{slt_1}、r_{slt_2}…r_{slt_n}和步驟六中的T_slt時刻星載激光測高儀對n個地面角反射器的測距計算值得到星載激光測高儀的測距系統差r_{ost_ave}和星載激光測高儀的標定誤差σ；步驟八：根據步驟四中的預設時刻T_slt的n個地面角反射器測距值的測量值r_{slt_1}、r_{slt_2}…r_{slt_n}得到星載激光測高儀測距精度；步驟九：根據相鄰地面角反射器的預設高度差Δh和預設距離差Δl和步驟七中的星載激光測高儀的測距系統差r_{ost_ave}得到星載激光測高儀激光指向單位矢量R_slt與n個地面角反射器高度方向單位矢量的夾角均值根據星載激光測高儀激光指向單位矢量R_slt與n個地面角反射器高度方向單位矢量的夾角均值得到星載激光測高儀激光指向單位矢量R_slt的偏差。