長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統及方法技術方案

本發明專利技術提供了一種長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，包括衛星平臺、反射鏡和激光雷達；所述激光雷達和所述反射鏡均設置在所述衛星平臺上。所述衛星平臺包括衛星平臺本體、第一連接桿以及第二連接桿；所述第一連接桿的一端和所述第二連接桿一端分別連接所述衛星平臺的兩側。所述激光雷達包括激光發射器、第一激光信號接收器、第二激光信號接收器以及第三激光信號接收器；所述激光發射器設置在所述衛星平臺內，所述激光發射器發射的激光脈沖通過反射鏡反射向地面。本發明專利技術還提供了一種無控制點衛星對地高精度定位方法。本發明專利技術能夠滿足測繪、攝影等具有高精度對地定位需求的衛星使用要求。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供了一種長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，包括衛星平臺、反射鏡和激光雷達；所述激光雷達和所述反射鏡均設置在所述衛星平臺上。所述衛星平臺包括衛星平臺本體、第一連接桿以及第二連接桿；所述第一連接桿的一端和所述第二連接桿一端分別連接所述衛星平臺的兩側。所述激光雷達包括激光發射器、第一激光信號接收器、第二激光信號接收器以及第三激光信號接收器；所述激光發射器設置在所述衛星平臺內，所述激光發射器發射的激光脈沖通過反射鏡反射向地面。本專利技術還提供了一種無控制點衛星對地高精度定位方法。本專利技術能夠滿足測繪、攝影等具有高精度對地定位需求的衛星使用要求。【專利說明】
本專利技術涉及衛星遙感技術，具體地，涉及一種長基線激光測距實現無控制點衛星 精確定位系統及方法。
技術介紹
衛星遙感技術獲取的信息可分為三類：定性、定位和定量。在上述三類信息中，"定 位"信息直接反映了遙感信息與目標之間的空間對應關系，是遙感定性和定量分析的重要 前提與基礎。目前，國外衛星在有控制點條件下，對地定位精度能達到米量級，無控制點時 對地定位精度能達到十米、百米的量級，國內衛星對地定位水平與美國、法國、日本等還有 較大差距。 當今世界上不發達地區大約90%屬于無圖區，無地面控制點衛星對地定位精度很 大程度上取決于光軸指向精度，而光軸指向精度與衛星軌道位置確定、飛行姿態確定、結構 和機構的熱變形以及衛星飛行過程中不可預知的抖動相關聯。受到當前硬件、工藝等發展 限制，僅通過提高衛星平臺的定軌、定姿精度等來修正光軸指向偏差已經難以滿足高精度 對地定位要求。
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷，為了提高衛星對地定位精度，促進高精度衛星測繪、攝影 等的領域發展，本專利技術基于激光雷達精確測距的優勢，提出了一種長基線激光測距實現無 控制點衛星精確定位方法。 根據本專利技術的一個方面提供的一種長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位 系統，包括衛星平臺、反射鏡和激光雷達；所述激光雷達和所述反射鏡均設置在所述衛星平 臺上。 優選地，所述衛星平臺包括衛星平臺本體、第一連接桿以及第二連接桿；所述第一 連接桿的一端和所述第二連接桿的一端分別連接所述衛星平臺本體的兩側。 優選地，所述激光雷達包括激光發射器、第一激光信號接收器、第二激光信號接收 器以及第三激光信號接收器；所述激光發射器設置在所述衛星平臺本體內，所述激光發射 器發射的激光脈沖通過反射鏡反射向地面；所述第一激光信號接收器、第二激光信號接收 器分別設置在所述第一連接桿的另一端和所述第二連接桿的另一端；所述第三激光信號接 收器設置在所述衛星平臺本體上；所述第一激光信號接收器、所述第二激光信號接收器以 及所述第三激光信號接收器的接收方向均指向地面。 優選地，所述反射鏡采用電驅動可旋轉反射鏡。 優選地，所述激光發射器采用Nd:YAG固體激光器，能夠發射1064nm和532nm兩種 波長。 優選地，所述第一連接桿以及第二連接桿采用長度為1米至100米的剛性桿。 根據本專利技術的另一個方面提供的長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系 統的衛星精確定位方法，包括如下步驟： 步驟1 :由激光發射器對地面或低空探測目標發射激光脈沖，并同時記錄發射時 間t0; 步驟2 :第一激光信號接收器Di、第二激光信號接收器仏以及第三激光信號接收器 D3分別接收從地面反射點P返回的激光信號，并分別記錄接收到信號的時間V t2、t3 ; 步驟3 :分別計算第一激光信號接收器01、第二激光信號接收器D2以及第三激光信 號接收器D 3到地面反射點的距離Γι、r2和r3 ; 步驟4 :通過北斗或GPS定位獲得激光發射時刻衛星的位置坐標，根據三個激 光信號接收器的安裝矩陣，計算得到三個激光信號接收器在激光發射時刻的位置坐標 【權利要求】1. 一種長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，其特征在于，包括衛星平臺、 反射鏡和激光雷達；所述激光雷達和所述反射鏡均設置在所述衛星平臺上。2. 根據權利要求1所述的長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，其特征在 于，所述衛星平臺包括衛星平臺本體、第一連接桿以及第二連接桿；所述第一連接桿的一端 和所述第二連接桿的一端分別連接所述衛星平臺本體的兩側。3. 根據權利要求2所述的長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，其特征在 于，所述激光雷達包括激光發射器、第一激光信號接收器、第二激光信號接收器以及第三激 光信號接收器；所述激光發射器設置在所述衛星平臺本體內，所述激光發射器發射的激光 脈沖通過反射鏡反射向地面；所述第一激光信號接收器、第二激光信號接收器分別設置在 所述第一連接桿的另一端和所述第二連接桿的另一端；所述第三激光信號接收器設置在所 述衛星平臺本體上；所述第一激光信號接收器、所述第二激光信號接收器以及所述第三激 光信號接收器的接收方向均指向地面。4. 根據權利要求1、2或3所述的長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，其 特征在于，所述反射鏡采用電驅動可旋轉反射鏡。5. 根據權利要求3所述的長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，其特征在 于，所述激光發射器米用Nd:YAG固體激光器，能夠發射1064nm和532nm兩種波長。6. 根據權利要求2所述的長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，其特征在 于，所述第一連接桿以及第二連接桿采用長度為1米至100米的剛性桿。7. -種使用權利要求1至6中任一項所述的長基線激光測距實現無控制點衛星精確定 位系統的衛星精確定位方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1 :由激光發射器對地面或低空探測目標發射激光脈沖，并同時記錄發射時間h ; 步驟2 :第一激光信號接收器Di、第二激光信號接收器D2以及第三激光信號接收器D3 分別接收從地面反射點P返回的激光信號，并分別記錄接收到信號的時間h、t2、t3 ; 步驟3 :分別計算第一激光信號接收器01、第二激光信號接收器仏以及第三激光信號接 收器D3到地面反射點的距離rp r2和r3 ; 步驟4 :通過北斗或GPS定位獲得激光發射時刻衛星的位置坐標，根據三個激光信號接 收器的安裝矩陣，計算得到三個激光信號接收器在激光發射時刻的位置坐標Di (Xl，yi，Zl)、 (Χ2，5^2，Z2)、D3 (X3，5? Z3); 步驟5 :將位置坐標Di (Xp yp z)、D2 (x2, y2, z2)、D3 (x3, y3, z3)和rWs代入方程組，即 可得到地面反射點的三維坐標P (x，y，z)。8. 根據權利要求7所述的衛星精確定位方法，其特征在于，所述步驟3采用c計算ri、r2和r 3,其中c為光速，ri為激光信號接收器到地面反射點的距離， h為激光信號接收器收到信號的時間，h為激光脈沖發射時間。9. 根據權利要求7所述的衛星精確定位方法，其特征在于，所述步驟5中方程組為【文檔編號】G01S17/48GK104251994SQ201410461971【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日 【專利技術者】周文龍, 廖鶴, 徐毅,本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種長基線激光測距實現無控制點衛星精確定位系統，其特征在于，包括衛星平臺、反射鏡和激光雷達；所述激光雷達和所述反射鏡均設置在所述衛星平臺上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周文龍，廖鶴，徐毅，李文峰，周世宏，馬超，杜洋，李鑫，祝竺，鄭新波，
申請(專利權)人：上海衛星工程研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31