【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光测高仪标定，尤其是涉及联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法。
技术介绍
1、星载激光测高技术得益于其全天候观测、观测尺度大、节省人力物力、穿透性强、测量精度高等特点，被广泛应用于各科学领域。
2、在卫星发射前，激光测高仪会在实验室对卫星安置矩阵、激光指向角等数据进行测定，但是在卫星发射后，由于平台颤振、环境温度变化等影响，卫星指向角等参数会出现一定程度的改变，因此为了提高测距精度，以便为后续数据处理提供高质量数据支持，需要对星载激光测高仪的测距、指向角系统误差进行在轨标定。卫星在轨几何检校的方法可分为三类：1)基于大洋表面姿态机动的在轨几何检校；2)基于足印原位测量的在轨几何检校；3)基于自然地表的在轨几何检校。大洋表面机动的检校方法对于卫星平台要求较高，不适用于大部分卫星平台，基于足印原位测量的方法精度高，但消耗大量人力物力，无法做到短周期多次检校，基于自然地表的方法不依赖于外场实验，且地形数据来源广，选择性高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高测距和指向角标定精度的联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，包括以下步骤：
4、根据星载激光测高仪获取的回波，提取每个足印的波形特征，筛选出单波峰足印数据和多波峰足印数据；
6、利用参考地形数据对单波峰足印的高程值进行修正，获取初始的单波峰足印参考位置；
7、将多波峰足印数据的参考位置和单波峰足印数据的参考位置代入联合定标模型，对检校参数进行解算，解算过程中，测距检校参数由单波峰足印数据解算，指向角检校参数由多波峰足印数据解算。
8、进一步地，所述多波峰足印数据的参考位置的获取过程具体包括：
9、在多波峰足印数据中，以各激光足印初值为中心作正方形搜索区域，以不小于参考地形分辨率的步长在搜索区域内移动激光足印中心，在参考地形数据中仿真足印内回波，并与真实回波进行相关系数计算，将波形相关性最高的足印位置作为当前足印的水平偏移量；
10、将同一轨道所有多波峰足印的波形相关系数矩阵剔除小于0.8的数据，并叠加，将叠加后相关性最大的位置作为全局水平偏移量
11、将多波峰足印数据中各个足印的水平偏移量和全局水平偏移量作差，对x或y方向差大于匹配精度的足印数据，以全局水平偏移量为中心，匹配精度为边长作正方形搜索区，将搜索区内波形相关性最高的位置作为当前足印的最终水平偏移量；
12、根据多波峰足印中各足印的最终水平偏移量及参考地形数据计算各足印的参考位置。
13、进一步地，所述方法还包括：
14、将多波峰足印数据中各个足印的水平偏移量和全局水平偏移量作差后，对x和y方向差值小于等于匹配精度的足印数据，将对应水平偏移量即为最终水平偏移量。
15、进一步地，所述正方形搜索区域的边长根据粗检校精度、激光测高仪精度确定。
16、进一步地，计算单波峰足印数据的高程参考值的过程具体为：
17、以单波峰足印数据修正后的足印平面位置为中心，框选单波峰足印半径大小范围内的参考地形数据，计算框选区域内所有地形点的高程均值作为当前足印的高程参考值。
18、进一步地，所述联合定标模型的表达式为：
19、v＝bx+cpt-l
20、式中，r为激光坐标系到站心坐标系的旋转阵，ρ为测距值，代表定标参数，为俯仰角，ω为横滚角，δρ1为测距修正量，c代表对站心坐标的偏导数；p为权重矩阵，t为站心坐标系下脚点坐标改正数，为足印预算位置与参考位置的差值，v为足印位置残差。
21、进一步地，通过最小二乘原理推导得到，所述联合定标模型未知数解算公式为：
22、
23、在全局迭代不断优化后，得到最终解。
24、进一步地，所述方法还包括根据解算出的检校参数对星载激光测高仪测距和指向的系统偏差进行标定。
25、进一步地，所述方法根据多个参与解算轨道的所有单波峰足印数据和多波峰足印数据进行激光测高仪的在轨检校。
26、进一步地，所述参考地形数据为高精度参考地形数据。
27、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
28、(1)本专利技术考虑到地形异质性较低、地面起伏较小的单波峰数据对测距值的解算精度较高，相反，地形异质性较高、地面有显著地物或明显起伏的多波峰数据，由于多波峰对测距值解算带来的误差及坡度效应等问题，测距值解算精度低于单波峰数据，因此单波峰数据更适合在检校时用于测距误差的解算。但在基于波形匹配的几何检校方法中，高地形异质性的多波峰数据比单波峰数据特征更多，匹配精度更高，因此能获得更高的测角检校值精度，因此提出解算模型利用单、多波峰足印数据共同解算检校参数，使得测距检校参数由单波峰足印数据解算，指向角检校参数由多波峰足印数据解算，能够有效地对星载激光测高仪测距、测角系统误差进行标定。
29、(2)本专利技术通过高精度机载点云数据及仿真激光测高数据对所提出的几何检校方法进行了验证。实验结果表明，本文所提出方法能够实现对全波形星载激光测高数据的在轨几何检校，对测距误差的标定精度为0.1m，激光指向角误差的标定精度为2.0″。
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1.一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述多波峰足印数据的参考位置的获取过程具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求2所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述正方形搜索区域的边长根据粗检校精度、激光测高仪精度确定。
5.根据权利要求1所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，计算单波峰足印数据的高程参考值的过程具体为：
6.根据权利要求1所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述联合定标模型的表达式为：
7.根据权利要求6所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，通过最小二乘原理推导得到，所述联合定标模型未知数解算公式为：
8
9.根据权利要求1所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述方法根据多个参与解算轨道的所有单波峰足印数据和多波峰足印数据进行激光测高仪的在轨检校。
10.根据权利要求1所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述参考地形数据为高精度参考地形数据。
...【技术特征摘要】
1.一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述多波峰足印数据的参考位置的获取过程具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求2所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，所述正方形搜索区域的边长根据粗检校精度、激光测高仪精度确定。
5.根据权利要求1所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测高仪在轨检校方法，其特征在于，计算单波峰足印数据的高程参考值的过程具体为：
6.根据权利要求1所述的一种联合单波峰和多波峰足印的星载激光测...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢欢，徐琪，黄佩琪，刘世杰，叶真，黄荣，徐聿升，童小华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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