[发明专利]基于无源目标的星载激光测高仪足印定位方法

摘要

本发明提出基于无源目标的星载激光测高仪足印定位方法及系统，是一种在平坦地形区域，通过在平坦地形区域布设角反射器阵列对被测目标回波进行标记的方式，解决平坦地形区域回波信号相似性高的问题，使得在平坦地形区域可通过波形分析的方式实现对测高仪足印的高精度定位，并最终实现对测高仪解算的足印位置的真实性检验，所述方法包括：角反射器口径的设计、角反射器布设方案、CCR能量等高线圆的提取、基于最陡下降法的足印中心提取，所述系统包括：CCR口径计算模块、CCR布设方案模块和基于CCR的足印定位模块。本发明技术方案使得在平坦地形区域也能通过波形分析的方式实现对测高仪足印的定位。

主权项

1.基于无源目标的星载激光测高仪足印定位方法，通过在平坦地形区域加入角反射器对回波波形进行标记，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、角反射器(Corner Cube Retroreflector,CCR)口径的设计CCR口径大小直接影响其对波形标记作用的性能，是CCR设计中最关键的参数，实现如下：公式(1)中：α为口径设计的最佳比例取值，λ为星载激光测高仪发射激光脉冲信号的波长，单位为米，ω为通过速差效应确定的速差角，单位为弧度；步骤2、角反射器布设方案至少3个CCR能量等高线圆相交才能唯一确定足印位置，因此，角反射器布设应使得单个足印范围内，至少覆盖3个CCR，实现如下：d²＝4R²/5  (2)公式(2)中：d为CCR布设间距，单位为米，R为足印半径，单位为米；步骤3、CCR能量等高线圆的提取CCR在激光足印内的位置决定其反射回的标记信号强度的大小，由此可知，通过带标记信号的回波波形得到CCR反射的能量后，可以确定CCR距离光斑中心的距离，此时，符合距离光斑中心r的位置应是一个圆环，实现如下：公式(3)中，(a，b)为CCR的位置，(x，y)为足印中心位置，z为卫星轨道高度，单位为米，θ_T为测高仪激光发散角，单位为弧度，A为与测高仪系统参数及环境参数相关的乘常数，无量纲，Q_det为通过带标记信号的回波波形得到的CCR反射能量，单位为焦耳；步骤4、基于最陡下降法的足印中心提取通过带标记信息的激光回波获取每个CCR对应的反射能量后，可以计算出其对应的能量等高线，每个CCR可以绘制出一个以当前CCR为圆心，半径由CCR反射能量决定的圆环；由单个CCR圆环无法反算光斑中心位置，但当多个CCR被击中时，理论上激光光束中心应位于所有被击中CCR绘制的等高线圆的交点位置，实现如下：根据公式(4)通过最陡下降法迭代收敛至光斑中心位置。