星载激光测高系统固体地表目标平面和高程精度检测方法

摘要

本发明涉及激光遥感技术领域，尤其是涉及星载激光测高系统固体地表目标平面和高程精度检测方法。本发明通过建立星载激光测高系统测量固体地表的距离精度和高程精度数学模型，设计了完整的测高系统精度快速检测方法，并推导了具体实施过程中所涉及的回波能量计算方法和设计了地表目标参数计算方法。本发明不仅能够检测已知测高系统硬件参数和地表目标参数时的卫星激光参考点与地表目标之间的测距精度，而且结合卫星平台姿态和位置数据可以检测激光测高系统的平面和高程精度。这种平面和高程精度快速检测方法对激光测高系统参数设计和精度评估有较高的参考意义。

主权项

一种星载激光测高系统固体地表目标平面和高程精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据测高系统硬件参数计算受器件影响的距离误差ΔR_n；并设定大气透过率T_a、目标表面反射率β_r、以及其它测高系统参数如发射能量Q，接收望远镜面积A_R；步骤2，输入地表目标高度模型数据，即沿X_D和Y_D均匀采样地表目标相对于X_DO_DY_D平面的高度；筛选得到光斑直径D范围内的所有高程点(x_n,y_n,z_n)；使用LM算法拟合筛选后所有高程点(x_n,y_n,z_n)的最接近平面，并计算平面法向量(a₁,a₂,‑1)，进而计算目标表面斜率S；并通过直接求解所有的z_n标准差得到筛选后的光斑内目标表面粗糙度Std(Δξ)；最后通过步骤1设定的参数计算回波光子数N；步骤3：使用步骤2得到的表面斜率S和粗糙度Std(Δξ)，回波光子数N，并设定测高系统探测器噪声系数F，以及光束指向角β，即天底方向与激光光轴夹角，计算目标影响导致的测距误差ΔR_pr、ΔR_ps和ΔR_pp；步骤4：基于一个受环境影响的修正残差值ΔR_e(是否需要稍微展开论述一下ΔR_e)，步骤1中得到的距离误差ΔR_n，以及步骤3中得到的测距误差ΔR_pr、ΔR_ps和ΔR_pp，根据误差合成理论，利用RSS方法(Root‑Sum‑Squares，平方和的根)计算由ΔR_e、ΔR_n、ΔR_pr、ΔR_ps和ΔR_pp组成的整体测距误差ΔR；其中，ΔR_e通常取2‑3cm；步骤5：根据系统进行正常测量工作时三个姿态角ω、φ和κ；测高系统偏航Δω、横滚Δφ和俯仰角误差Δκ；指向角误差Δβ；三个方向GPS卫星定位误差ΔX_o、ΔY_o和ΔZ_o；以及步骤5得出的整体测距误差ΔR；得到激光测高系统平面XY和高程Z方向精度。