[发明专利]基于金字塔搜索地形匹配的星载激光在轨指向检校方法

说明书

本发明公开了一种基于金字塔搜索地形匹配的星载激光在轨指向检校方法，其包括：步骤1，提取激光数据和地形数据；步骤2，基于提取的激光数据，构建星载激光测高仪几何检校模型；步骤3，基于步骤1提取的地形数据和步骤2构建的星载激光测高仪几何检校模型，利用金字塔搜索方法确定标定的激光指向角。本发明可以广泛应用于国产星载激光在轨几何检校中，该方法实施难度小，且不依赖于波形数据，对于初次检校地面探测器捕获和星载激光高精度几何粗定位具有重要意义。

技术领域

本发明涉及星载激光在轨几何检校技术领域，特别涉及一种基于金字塔搜索地形匹配的星载激光在轨指向检校方法。

背景技术

星载激光测高应用于高分辨率光学立体测绘卫星，辅助航天摄影测量以提高卫星几何精度特别是高程精度成为了一种重要的技术手段。

由于卫星发射过程中的震动以及星载激光测高系统在测量过程中会存在测距、轨道、指向角、质心偏移、系统时钟同步等系统误差，会降低激光脚点作为高程控制的精度。所以需要对影响精度的激光测高仪参数进行在轨检校。目前，国内外针对星载激光测高系统采用的检校方法主要有基于地面探测器法、机载红外相机成像法、基于地形的检校方法、卫星姿态机动方式。每种方法各有优缺点，由于国产高分辨率遥感卫星一般采用大平台、三轴姿态稳定系统，只具备整星侧摆能力，不适合采用卫星姿态机动方式；机载红外相机成像法成功率低，实施难度大。针对国产星载激光测高系统的特点，适合采用基于地面探测器的检校方法。

针对地面布设探测器方法，如何在第一次检校中准确捕获光斑，成为该方法能否成功的关键。而影响光斑位置预报的最大误差源是激光相对于平台的指向误差。对于轨道高度为600km的测高系统，在地表入射角为1°时，30″的激光指向误差引起脚点定位水平误差87m。GLAS发射频率40Hz，光斑间隔170m，沿轨布设几百米长度的探测器阵列即可捕获到光斑。国产激光测高仪重频不高，光斑沿轨间距大，以资源三号02星搭载的激光测高仪为例，卫星飞行速度按7km/s来计算，脉冲发射频率为2Hz，则光斑间隔为3.5公里左右。国产激光检校考虑成本问题，不可能布设几公里长的探测器阵列，因此，在精检校之前对指向角进行粗标定，提高光斑位置的预报精度，从而提高捕获光斑的概率，对后期检校试验的成功很有必要，也可以减少探测器的数量，从而节省人力物力。

发明内容

本发明提出一种基于金字塔搜索地形匹配的星载激光在轨指向检校方法，可充分地消除由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。

本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。

本发明提供了一种基于金字塔搜索地形匹配的星载激光在轨指向检校方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，提取激光数据和地形数据；

步骤2，基于提取的激光数据，构建星载激光测高仪几何检校模型；

步骤3，基于步骤1提取的地形数据和步骤2构建的星载激光测高仪几何检校模型，利用金字塔搜索方法确定标定的激光指向角；其中，步骤3优选的具体包括以下子步骤：

步骤3.1，将根据步骤2构建的星载激光测高仪几何检校模型计算得到激光光斑质心在ITRF地固坐标系下的三维坐标转化到大地坐标(B L H)；

步骤3.2，利用激光光斑质心的平面坐标(B,L)在步骤1提取的地形数据即DEM数据中内插得到激光光斑质心的高程值H'；

步骤3.3，计算步骤3.2内插得到的高程值H'和在步骤3.1中通过解算星载激光测高仪几何检校模型得到的高程值H之间的差值dH；