[发明专利]星载激光测高仪在轨检校方法及系统

权利要求书

1.一种星载激光测高系统在轨检校方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1、根据已知地表先验模型，建立星载激光测高仪的测距模型，实现如下，

所述地表先验模型采用面元先验模型，设面元先验模型为，

z＝ax+by+c

其中，(x,y,z)为平面上点的坐标，a、b分别为面元法向量的X及Y坐标，c为平面在Z轴上的截距；

设在站心坐标系下卫星位置坐标为(X_S,Y_S,Z_S)，激光测量参考坐标系由光学平台坐标系绕其X轴旋转角度r及Y轴旋转角度p得到，建立测距模型如下，

R＝(Z_S-aX_S-bY_S-c)(cos(r)cos(p)+asin(p)cos(r)-bsin(r))^-1+R_bias

其中，R为卫星激光测高系统的测距值，R_bias为测距误差；

步骤2、基于测距模型，建立系统误差与测距残差的关系如下，

${\mathrm{\δR}}_i={\mathrm{dR}}_{bias}+\frac{\∂R_i}{\∂r}dr+\frac{\∂R_i}{\∂p}dp+e_i$

其中，R_i为第i次测量时的R值，δR_i为第i次测量时的测距残差，dR_bias为测距误差，dr为指向角横滚方向误差，dp为指向角俯仰方向误差，e_i为第i次测量时的随机误差；

步骤3、利用实测距离值与测距模型计算距离值生成测距残差并对系统误差进行检校，实现如下，

设进行了共n次测量，i＝1,2,…,n，将系统误差与测距残差的关系写成矩阵形式如下，

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δR}}_1\\ {\mathrm{\δR}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\δR}}_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& \frac{{\mathrm{\δR}}_1}{\mathrm{\δ}r}& \frac{{\mathrm{\δR}}_1}{\mathrm{\δ}p}\\ 1& \frac{{\mathrm{\δR}}_2}{\mathrm{\δ}r}& \frac{{\mathrm{\δR}}_2}{\mathrm{\δ}p}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ 1& \frac{{\mathrm{\δR}}_n}{\mathrm{\δ}r}& \frac{{\mathrm{\δR}}_n}{\mathrm{\δ}p}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{dR}}_{bias}\\ dr\\ dp\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{e}_1\\ e_2\\ .\\ .\\ .\\ e_n\end{array}\right]$

根据上式采用最小二乘方法解算得到测距误差、装配误差横滚方向及俯仰方向系统误差。

2.一种星载激光测高系统在轨检校系统，其特征在于：包括以下模块，

测距模型建立模块，用于根据已知地表先验模型，建立星载激光测高仪的测距模型，实现如下，

所述地表先验模型采用面元先验模型，设面元先验模型为，

z＝ax+by+c

其中，(x,y,z)为平面上点的坐标，a、b分别为面元法向量的X及Y坐标，c为平面在Z轴上的截距；

设在站心坐标系下卫星位置坐标为(X_S,Y_S,Z_S)，激光测量参考坐标系由光学平台坐标系绕其X轴旋转角度r及Y轴旋转角度p得到，建立测距模型如下，

R＝(Z_S-aX_S-bY_S-c)(cos(r)cos(p)+asin(p)cos(r)-bsin(r))^-1+R_bias

其中，R为卫星激光测高系统的测距值，R_bias为测距误差；

残差关系构建模块，用于基于测距模型，建立系统误差与测距残差的关系如下，

${\mathrm{\δR}}_i={\mathrm{dR}}_{bias}+\frac{\∂R_i}{\∂r}dr+\frac{\∂R_i}{\∂p}dp+e_i$

其中，R_i为第i次测量时的R值，δR_i为第i次测量时的测距残差，dR_bias为测距误差，dr为指向角横滚方向误差，dp为指向角俯仰方向误差，e_i为第i次测量时的随机误差；

校验模块，用于根据测距残差并对系统误差进行检校，实现如下，

设进行了共n次测量，i＝1,2,…,n，将系统误差与测距残差的关系写成矩阵形式如下，

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δR}}_1\\ {\mathrm{\δR}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\δR}}_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& \frac{{\mathrm{\δR}}_1}{\mathrm{\δ}r}& \frac{{\mathrm{\δR}}_1}{\mathrm{\δ}p}\\ 1& \frac{{\mathrm{\δR}}_2}{\mathrm{\δ}r}& \frac{{\mathrm{\δR}}_2}{\mathrm{\δ}p}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ 1& \frac{{\mathrm{\δR}}_n}{\mathrm{\δ}r}& \frac{{\mathrm{\δR}}_n}{\mathrm{\δ}p}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{dR}}_{bias}\\ dr\\ dp\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{e}_1\\ e_2\\ .\\ .\\ .\\ e_n\end{array}\right]$

根据上式采用最小二乘方法解算得到测距误差、装配误差横滚方向及俯仰方向系统误差。