星载激光高度计在轨月球高程探测不确定度评定方法

摘要

本发明公开了一种用于星载激光高度计在轨月球高程探测不确定度评定的方法，该方法包括步骤：在激光高度计月球表面高程探测全月球区域筛选出地形变化平坦的区域；在筛选出的区域中进行伪高程的剔除、区域高程均值和标准差的计算；分析影响高程探测的各种不确定度影响因素及分布密度；结合各影响因素利用《蒙特卡洛法评定测量不确定度》规范进行激光高度计在轨月球高程探测不确定度评定，并给出评定结果。该方法能够对星载激光高度计在轨月球表面地形高程探测按所选区域给出高程探测不确定度，为进一步分析激光高度计测量误差的来源提供依据，为制作高精度月球数字高程图的提供参考和依据。

主权项

1.一种星载激光高度计在轨月球高程探测不确定度评定方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：从激光高度计全月球高程探测区域中选出月球表面地形变化平坦的区域；步骤2：在选出的区域中，进行伪高程的剔除、区域高程均值和标准差的计算，具体方法为：步骤2.1计算所选区域中各点月表地形高程值均值N为所选区域中所有高程点数；步骤2.2计算所选区域中各高程点残差值v_i，$v_i=h_i-\bar{h}$步骤2.3计算所选区域高程标准差$\sigma =\sqrt{\frac{1}{N-1}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{v_i}^2}$步骤2.4由步骤2.1、22、2.3计算得到的结果，进行伪高程的剔除，方法为：将残差绝对值大于3倍标准差即|v_i|＞3σ的高程测量点作为伪高程点从所选区域中剔除。若无满足此条件的高程残差点，则保存当前的所有高程测量点的高程值(保存当前计算的所选区域的高程均值和区域高程标准差σ，转步骤3；否则重复步骤2.1、2.1、2.3，计算所选区域中剩余高程点的均值、残差、及标准差，再次重复步骤2.4，进行所选区域中剩余高程点中伪高程的剔除，步骤3：激光高度计月球高程探测不确定度因素来源分析星载激光高度计月球高程探测不确定度因素来源主要由以下几部分：高程测量重复性引起的测量误差X₁，概率分布密度服从期望标准差σ的正态分布，其中和标准差σ均为由步骤2.4去除伪高程后得到的区域高程均值和标准差σ；激光高度计测距误差X₂，概率密度分布按照服从正态分布；激光高度计安装测量误差X₃，概率密度分布按照服从均匀分布；激光往返时间测量误差引入的高程测量误差X₄，概率密度分布按照服从均匀分布；卫星姿态测量误差引入的高程测量误差X₅，概率密度分布按照服从均匀分布；轨道测量误差引入的高程误差X₆，概率密度分布按照服从正态分布；激光光斑点引起的高程测量误差X₇，概率密度分布按照服从均匀分布，步骤4利用蒙特卡洛法进行激光高度计月球高程测量不确定度的评定。具体方法为：步骤4.1将步骤3中的高程测量的各种不确定来源作为输入量，所选区域高程H作为输出量，建立星载激光高度计月球高程测量不确定度数学模型，所选区域高程H与各输入量之间的关系为：H＝X₁+X₂+X₃+X₄+X₅+X₆+X₇步骤4.2选择蒙特卡洛试验样本量的大小M，步骤4.3从输入量X_i的概率密度函数(Probability density function PDF)中抽取M个样本值x_ir，i＝1，2，...7，r＝1，2，...，M，对每个样本矢量(x_1r，x_2r，...，x_7r)，计算相应的H的模型值h，步骤4.4将这些M个模型值按严格递增次序排序，这些排序的模型值得到输出量H的PDF的离散表示G，步骤4.5由G计算H的估计值及h的标准不确定度步骤4.6由G计算在给定包含概率p时的H的包含区间[h_low，h_high]。