月球激光高度计在轨探测数据误差分析的方法

摘要

本发明公开了一种用于月球激光高度计在轨探测极区数据误差分析的方法，该方法包括步骤：将激光高度计所测月球海量高程数据按纬度进行区域划分；在所划分的各个区域中搜索高程测量重复点点集；对搜索到的测量重复点集进行粗差的剔除、残差和标准差的计算；对月球南北纬相同纬度区的的高程数据处理结果进行对比，分析误差分布特点。该处理方法能够对月球高程海量数据中测量重复点较快地进行搜索与数据的处理，并且对月球南北极区相同纬度区的测量数据进行对比分析，给出月球高程数据误差处理后残差与标准差的分布情况。为进一步分析激光高度计测量误差的来源提供依据，为探月卫星携带的各种有效载荷的设计在精度要求上提供理论指导和参考数据。

主权项

1.一种月球激光高度计在轨探测数据误差分析的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：从月球激光高度计测得的1400个轨道文件中分别选出属于l1~h1区域内的高程点数据记录，l1为区域下边界， l1=60+step*（i-1），单位为纬度，且l1≥60；h1为区域上边界，h1=60+step*i，单位为纬度，且h1≤90，step为步长且step=0.1，i=1,2，3，…，300，得到对纬度为60°~90°月球表面分割形成的300个区域及分别对应于300个区域的高程点的数据记录；同时，从月球激光高度计测得的1400个轨道文件中分别选出属于l2~h2区域内的高程点数据记录，l2为区域下边界， l2=-60-step*i，单位为纬度，且l2≥ -90；h2为区域上边界，h2=-60-step*（i-1），单位为纬度，且h2≤-60，step为步长且step=0.1，i=1,2，3，…，300，得到对纬度为 -60°~ -90°月球表面分割形成的300个区域及分别对应于300个区域的高程点的数据记录；步骤2：逐个搜索每个区域中重复测量点，在每个区域中搜索重复测量点的方法为：分别将各个区域作为待处理区域，令k =1，选取待处理区域中的任意一个高程点， 找出到所选取的高程点之间的球面距离小于200米的待处理区域中的所有高程点，并将所述所有高程点及所述所选取的一个高程点作为1个重复测量点点集，表示第k个重复测量点点集，再将重复测量点点集中的高程点从待处理区域中移除，否则，如果待处理区域中任意剩余点之间的距离大于200米，同时，令：当前k=N,则重复测量点搜索完毕，所述球面距离为R为将参考椭球体作为正球体的球体半径，，分别为球面上两点纬度；分别为球面上两点的经度，令k = k+1，返回步骤2.2， 步骤3：逐个计算各个区域的残差和标准差，计算各个区域的残差和标准差的方法为：计算当前存在于待计算区域中的各个重复测量点点集中的高程点的均值和残差，其中，重复测量点点集中的高程点的均值，为点集中的第j个点的高程值，n为点集中高程点的总个数，重复测量点点集中的各个高程点的残差值为，计算待计算区域中的标准差，，N表示待计算区域重复测量点点集总数，m表示中待计算区域中所有高程点总数，   步骤3.3 对由步骤3.1、步骤3.2.得到的残差值与标准差进行粗大误差的剔除，粗大误差的剔除采用以下方法：将残差绝对值大于3倍标准差即的高程数据点作为粗大误差点，从区域中剔除与粗大误差点对应的高程点的数据记录，并从重复测量点点集中剔除粗大误差点，返回步骤3.1；如果所有残差绝对值小于等于3倍标准差即，则保存当前待计算区域的所有高程点残差值及待计算区域的整个区域标准差结果，并进行最终待计算区域的最终标准差的计算，步骤4：对月球两极南北纬度相同纬度区的高程数据处理结果进行对比，分析误差分布特点，方法为：根据步骤3的计算结果对比月球南北极相同纬度区域的残差分布，并绘制各区域内各高程点的残差和各高程点所在月球经度、纬度的分布图；根据步骤3得到的各区域的标准差，并绘制区域与标准差分布图。