[发明专利]一种传感器观测视线与地球表面交点的计算方法

权利要求书

1.一种传感器观测视线与地球表面交点的计算方法，其特征在于：基于大地坐标系计算传感器观测视线与地球表面交点，不需要进行迭代计算，避免陷入局部最优，该方法具体步骤如下：

步骤1：基于实验室测定的传感器安装矩阵以及卫星或飞机的GPS位置辅助数据得到传感器投影中心在某一时刻在WGS84空间直角坐标下的坐标和传感器的观测视线指向其中m、n、q分别为观测视线指向在WGS84空间直角坐标下的x、y、z方向上的坐标分量；同时获取对应地区的高程数据并得到区域的最低高程值h₁和最高高程h₂，设置安全高度h_s，基于传感器投影中心坐标(x，y，z)_wgs84和观测视线指向(m，n，q)_wgs84计算高程h_a＝h₁+h_s和h_b＝h₂-h_s对应的椭球体与传感器视线的交点和

步骤2，将步骤1中获得的椭球体与传感器视线的交点坐标和进行直线连接并依据精度要求分成N段，各段端点的空间直角坐标分别为然后将各端点的空间直角坐标变换到大地坐标其中L、B、H分别为大地坐标系下各段端点的经度、纬度和高度；

步骤3，对步骤2中获得N+1个端点对应的经、纬度对(L，B)_i，其中(L，B)_i中的经度L为步骤2中中的L，(L，B)_i中的纬度B为步骤2中中的B，利用区域高程数据进行内插值得到相应的位置其中h为大地坐标系下经度L、纬度B对应的高程；然后计算出每一个经、纬度对(L，B)_i所对应的高度差Δh_i＝H_i-h_i，并依次由i＝1开始寻找到第一个高度差Δh_i小于或等于0的位置，此时i＝k，其中k为传感器观测视线与地球表面的交点的位置编号，此位置即为传感器观测视线与地球表面的交点位置

2.根据权利要求1所述的传感器观测视线与地球表面交点的计算方法，其特征在于，所述步骤1中椭球体与传感器视线的交点分别为：

其中·为点积，是哈达马积(Hadamard product)，|| ||是矢量的模，a_wgs84和b_wgs84分别为WGS84椭球体的长半轴和短半轴，式中的加减号选择是使得分子小的运算符号。

3.根据权利要求1所述的传感器观测视线与地球表面交点的计算方法，其特征在于，所述步骤2中在空间直角坐标系中的交点坐标和进行的是直线连接，空间直角坐标系转换到大地坐标系的计算公式为：

其中 经过变换之后大地坐标系统下各端点一般情况下不位于同一直线上。

4.根据权利要求1所述的传感器观测视线与地球表面交点的计算方法，其特征在于，所述步骤3中高度差Δh_i：

Δh_i＝H_i-h_i (4)

其中H_i为中的高度H，h_i为中的高度h。