一种预先确定星载激光测高仪的足印位置的方法技术

本发明专利技术公开了一种预先确定星载激光测高仪的足印位置的方法，该方法结合了传统的光学相机成像的原理，并充分顾及了激光测高仪自身的测高机理，足印位置确定结果能够较好地符合卫星真实的飞行过境情况，具有较高的计算精度，并且极大限度地减少不必要的人力物力，节省了大量的试验开销。

A method for determining the footprint of a Grohe laser in advance to determine the position of a satellite borne laser

The invention discloses a method for determining the position of the pre footprint spaceborne laser measuring principle of Grohe, the optical imaging combined with the traditional method, and takes full account of Grohe's laser altimetry mechanism, foot position determination results conforms to the real situation of flight transit satellite, with high accuracy, and greatly reduce unnecessary manpower, save a large number of test cost.

【技术实现步骤摘要】
一种预先确定星载激光测高仪的足印位置的方法
本专利技术涉及星载激光测高仪在轨几何检校领域，特别涉及一种预先确定星载激光测高仪的足印位置的方法，应用于星载激光测高仪在轨几何检校过程中的激光地面探测器布设位置的预报。
技术介绍
在轨几何检校试验的成功开展是星载激光测高仪获得高精度测高数据的必要条件之一。星载激光测高仪足印位置的预报是在轨几何检校的第一步，也是极为关键的一步。预报的精度不仅关系着整个检校试验外业布设工作的难易程度，甚至决定着试验的成败。目前，仅有美国ICESat-GLAS(IceCloudElevationSatelliteGeoscienceLaserAltimeterSystem)开展过相关的研究和工程实践，其激光脉冲发射重频为40Hz，激光沿轨相邻两个足印中心间距为170米左右，地面足印平均大小为65米左右，沿轨布设大于170米的探测器阵列，必然可以捕获到光斑。由于其硬件的优势，使其在足印预报方法上并不需要开展过多的研究。但是其高重频是根据卫星的使用目的而设计的，即对冰川的厚度进行高精度测量；而对于光学测绘卫星而言，星上本身携带了高分辨率相机、姿态测控系统和轨道确定系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预先确定星载激光测高仪的足印位置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，计算激光测高仪在卫星本体坐标系中的指向M

【技术特征摘要】
1.一种预先确定星载激光测高仪的足印位置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，计算激光测高仪在卫星本体坐标系中的指向Mb_l，步骤1具体包括以下子步骤：步骤1.1，预估激光测高仪与平台之间的安装角(αr,βr)；步骤1.2，基于步骤1.1预估的安装角，计算激光测高仪在卫星本体坐标系中的指向Mb_l；步骤2，将激光测高仪的指向从卫星本体坐标系旋转至轨道坐标系Mo_l；步骤3，将激光测高仪的指向从轨道坐标系旋转至地球固定坐标系，获得激光测高仪在地球固定坐标系下的指向MT_l；步骤4，通过计算地球固定坐标系下的激光测高仪的指向与地球椭球的交点，确定星载激光测高仪的足印位置，其中，所述步骤4具体包括以下子步骤：步骤4.1，根据下述公式计算激光指向与地球椭球相交的地球固定坐标系下的地面点坐标(X1,Y1,Z1)：其中，MT＝[X1Y1Z1]T，X1、Y1和Z1为待求的激光指向与地球椭球相交的地球固定坐标系下的地面点坐标，μ为待求的比例系数，MT_l为激光测高仪在地球固定坐标系下的指向，P0为卫星激光质心在地球固定坐标系的坐标值，a和b分别为地球椭球长半轴和短半轴长度，h为地面大地高程；步骤4.2，根据下述公式将地球固定坐标系下的地面点坐标(X1,Y1,Z1)转换成大地经纬度坐标系下的地面点坐标(L,B,H)：其中，e1和e2分别为第一偏心率和第二偏心率，a和b分别为地球椭球长半轴和短半轴长度，X1、Y1、Z1为通过步骤4.1计算出的激光指向与地球椭球相交的地球固定坐标系下的地面点坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4还包括：步骤4.3，通过迭代计算，获得精确的星载激光足印位置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤4.3具体包括：将步骤4.2计算得到的地面点坐标(L,B)代入到高程数据中，重新内插得到更精确的高程值H'，将计算得到的H'代入到步骤4.1和步骤4.2进行迭代运算，以得到精确的星载激光足印位置。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1.1中，根据下式预估激光测高仪与平台之间的安装角：其中，(αr,βr)为预估的安装角，表示从1层至3层逐层计算，αi、βi表示第i层遍历的安装角，表示括号内第i层取最小值时对应的αi、βi，并将其赋值给α0、β0，q(i)为第i层遍历间隔，p(i)为第i层的区域间隔，表示对括号内进行遍历，行遍历序号m，列遍历序号n，E(αi,βi)为αi、βi指向下计算某轨的高程值与已知高程值之间的标准差。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1.2中，根据下述公式计算激光测高仪在卫星本体坐标系中的指向：

【专利技术属性】
技术研发人员：谢俊峰，唐新明，付兴科，莫凡，高小明，李国元，朱广彬，张强，窦显辉，赵利平，
申请(专利权)人：国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心，
类型：发明
国别省市：北京,11