[发明专利]星载激光测高仪无场几何定标方法及系统

权利要求书

1.星载激光测高仪无场几何定标方法，其特征是，包括：

(1)基于严密几何定位模型求解激光测高的初始定位结果，其中，是在地心地球直角坐标系下的地面点坐标；代表卫星在地心地球直角坐标系下的位置，R(t)为从本体坐标系到地心地球直角坐标系的旋转矩阵，X(t)、Y(t)、Z(t)、R(t)均为时间的函数；ρ是激光器测距得到的距离；代表激光光束在本体坐标系下的单位方向矢量；

(2)利用大气延迟改正模型，将星载激光的传播大气延迟时间补偿到激光测高的定位结果；

(3)根据测高定位数据选择激光序列点，根据激光序列点中激光的足印点的高程信息与已知地形进行匹配，基于匹配结果标定激光出射方向。

2.如权利要求1所述的星载激光测高仪无场几何定标方法，其特征是：

步骤(1)进一步包括：

步骤1.1根据高斯函数拟合激光入射波和回波的波形峰值，以此来解算激光信号从卫星的激光器出射到地表反射后到达接受口径的传播时延，获得激光测距延迟时间；

步骤1.2根据测量时刻前后的GPS测量数据，利用多项式内插激光测量时刻的轨道位置；

步骤1.3根据测量时刻前后的测姿数据，内插激光测量时刻的姿态旋转矩阵、四元数、欧拉角中的一种或多种；当采用星敏定姿，测姿坐标系即星敏坐标系；当采用陀螺定姿或星敏陀螺定姿，测姿坐标系即陀螺坐标系；

步骤1.4解算激光器坐标系相对于卫星本体坐标系的旋转矩阵；

步骤1.5解算卫星本体坐标系相对于J2000坐标系的旋转矩阵；

步骤1.6解算J2000坐标系相对于WGS84坐标系的旋转矩阵；

步骤1.7根据严密几何定位模型求解激光测高初始定位结果。

3.如权利要求1所述的星载激光测高仪无场几何定标方法，其特征是：

步骤(2)进一步包括：

步骤2.1根据激光初始测高点的坐标，利用外部大气数据内插激光测高点的大气参数；

步骤2.2利用大气延迟改正模型，并结合激光测高点的大气参数，计算激光在地球大气中的传播天顶延迟；

步骤2.3由于激光入射方向并非完全垂直向下，利用映射函数将激光测高点的天顶方向延迟转化为激光传播路径的大气延迟，即激光大气传播延迟；

步骤2.4将激光大气传播延迟补偿到严密几何定位模型，重新解算激光测高的定位结果。

4.如权利要求3所述的星载激光测高仪无场几何定标方法，其特征是：

所述大气参数包括气压、温度、湿度、大气可降水量中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的星载激光测高仪无场几何定标方法，其特征是：

步骤(3)进一步包括：

步骤3.1选择初始定标区域：

根据激光测高的定位数据，选择具有地势起伏的连续激光点10～20组，并保证相邻激光点的高差与水平间距比值不大于1：6；

步骤3.2利用激光足印点的高程信息与定标区域的地形数据做匹配处理；

步骤3.3激光光出射指向误差标定：

遍历初始定标区域地形，得到激光点与不同区域的匹配结果，以匹配结果最高点对应的激光指向作为激光的真是出射方向，并结合激光测量时刻的轨道信息解算激光出射误差；

步骤3.4激光点的高程误差标定：

将激光出射指向误差的定标参数补偿到严密几何定位模型，并以已知高精度地形数据为基准，标定经过指向补偿后的激光定位数据的高程误差；

步骤3.5将激光的标定结果补偿于激光的测高定位结果中，重新解算激光的测高结果。