[发明专利]一种预先确定星载激光测高仪的足印位置的方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(Ice Cloud Elevation Satellite GeoscienceLaser Altimeter System)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统等多个载荷，激光测高仪的脉冲出射频率必定要控制在一定的范围内，以保证整星的能源分配问题，且用于符合光学测绘的激光测高数据在实际应用中也不需要过高的激光出射频率。低频率的脉冲出射为星载激光测高仪的在轨几何检校增加了试验难度，最突出地体现在激光足印的预报上。由于国际上暂时没有涉及该方面技术的测绘卫星在轨运行，激光足印预报方面的研究几乎属于空白。

因此，本领域需要一种能够准确预报星载激光测高仪足印位置的方法。

发明内容

为此，本发明提出一种预先确定星载激光测高仪的足印位置的方法，弥补了目前激光测高仪高精度足印位置预报方法的空白，并解决了现有简单预报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_{b_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(α_r,β_r)；

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M_{b_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M_{o_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M_{T_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)：