【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于激光遙感，特別是涉及一種星載單光子激光幾何檢校方法。
技術介紹
1、星載單光子激光技術是近年來衛星對地觀測新型技術，其高重頻、微脈沖、單光子計數特征，能夠獲取地球表面更加豐富的光子點云數據，實現了星載激光從傳統全波形激光“點位測量”到現階段單光子激光的“線狀測量”技術跨越，使其在航天攝影測量、地球極地冰蓋監測、全球森林調查等方面發揮著重要的作用。另外，將星載單光子激光技術應用于高分辨率光學立體測繪衛星，輔助航天攝影測量以提高衛星影像幾何特別是高程方向的精度成為了一種重要的技術手段。
2、我國發布的《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025年)》中，明確了要發展“資源三號”04星、“高分七號”02星等衛星，這些衛星將搭載國產星載單光子激光。這些衛星搭載的單光子激光能夠獲取大量的全球高精度激光高程控制點，極大提高我國現有國產測繪遙感衛星的全球測圖精度，特別是高程精度。然而由于星載單光子激光在其觀測過程中會產生指向角、激光測距、質心偏移、系統時鐘同步等多項系統誤差，尤其是指向角和激光測距誤差，可能會降低單光子激光點云作為測繪行業的高程控制的精度。例如：對于軌道高度為500km的星載單光子激光系統，在地表入射角為1°時，30″的激光指向誤差引起光子點云定位誤差約為75m，高程誤差約為1.3m；而單光子激光測距誤差直接轉化為光子點云高程誤差，即1m的測距誤差直接帶來光子點云1m左右的高程誤差。
3、星載單光子激光點云幾何定位精度是其開展測繪、林業、極地等各行業應用的前提條件，而星載單光子
4、因此，分析星載單光子激光幾何定位的誤差源及其對光子點云定位精度的影響，并在此基礎上，根據未來國產星載單光子激光的技術特點和工作原理，研究并提出一種消除其測量過程中的激光指向和測距誤差的星載單光子激光幾何檢校方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種星載單光子激光幾何檢校方法，利用激光探測器確定高重頻的單光子激光足印中心線，聯合角反射器地面三維坐標，根據三角函數模型，快速精確定位激光足印質心，基于角反射器回波光子點云精準匹配精定位激光足印質心與發射脈沖，實現星載單光子激光的高精度幾何檢校。
2、為解決上述技術問題，本專利技術是通過以下技術方案實現的：
3、本專利技術為一種星載單光子激光幾何檢校方法，該方法包括以下步驟：
4、s1基于激光探測器的激光足印中心線確定；
5、s2聯合角反射器的激光足印質心精定位；
6、s3基于角反射器的精定位激光足印質心與發射脈沖精準匹配。
7、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述步驟s1，具體包括：
8、s11:獲取星載單光子激光觸發的激光探測器數據,包括探測器的地面三維坐標；
9、s12:識別東西兩側邊緣觸發的激光探測器，剔除誤觸發探測器，獲取有效邊緣探測器,擬合激光足印東西輪廓線；
10、s13:根據擬合的激光足印東西輪廓線，計算出激光足印中心線。
11、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述s12中，將觸發的探測器實測三維坐標輸入至計算機，進行數字顯示,擬合激光足印東西輪廓線,采用如下公式：
12、
13、其中，ae、be、ce為東輪廓線參數，aw、bw、cw為西輪廓線參數。
14、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述s13中激光足印中心線的計算公式為：
15、(bwae+beaw)x+2bebwy+bwce+becw＝0。
16、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述步驟s2，具體包括：
17、s21：獲取角反射器地面三維坐標；
18、s22：識別位于激光足印內部的角反射器并記錄其三維坐標和高度；
19、s23：利用激光足印中心線計算激光足印中心線方位角；
20、s24：根據激光足印中心線和角反射器三維坐標，計算角反射器到激光足印中心線的垂線長度；
21、s25：通過判斷角反射器與激光足印中心線東西關系，精確定位激光足印質心坐標。
22、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述s2中，激光足印中心線方位角為αaz，角反射器到激光足印中心線的垂線長度為lcs，其計算公式為：
23、
24、其中，(x1,y1)為觸發的角反射器三維坐標；
25、s25中激光足印質心坐標的計算公式如下：
26、角反射器位于激光足印中心線東側時
27、
28、角反射器位于激光足印中心線西側時
29、
30、角反射器位于激光足印中心線上
31、
32、其中，(x0,y0)為激光足印質心精定位坐標。
33、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述步驟s3，具體包括：
34、s31：實測角反射器高度并與角反射器三維坐標關聯；
35、s32：地面與角反射器回波信號光子點云識別；
36、s33：精定位激光足印質心與角反射器光子點云匹配；
37、s34：根據匹配后的角反射器回波光子點云，識別其沿軌向中間光子，將該光子發射脈沖與精定位激光足印質心配對。
38、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述步驟s32具體包括以下幾個子步驟：
39、s321：根據觸發的激光探測器和角反射器地面三維坐標，截取角反射器前后星載單光子激光回波光子點云；
40、s322：利用光子點云去噪算法濾除截取的星載單光子激光回波光子點云中噪聲，提取地面和角反射器信號光子點云；
41、s323：采用密度聚類方法對提取的地面和角反射器信號光子點云進行分類，識別地面信號光子點云和每一個觸發的角反射器回波信號光子點云。
42、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述步驟s33具體包括以下幾個子步驟：
43、s331：計算每一個角反射器回波光子點云與地面信號光子點云的高程差；
44、s332：將每一個角反射器光子點云高程差與角反射器高度進行匹配，完成地面角反射器與角反射器光子點云間匹配；
45、s333：根據精確定位激光足印質心確定其對應的角反射器，結合地面本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述步驟S1，具體包括：
3.根據權利要求2所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述S12中，將觸發的探測器實測三維坐標輸入至計算機，進行數字顯示,擬合激光足印東西輪廓線,采用如下公式：
4.根據權利要求3所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述S13中激光足印中心線的計算公式為：
5.根據權利要求1所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述步驟S2，具體包括：
6.根據權利要求5所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述S2中，激光足印中心線方位角為αAZ，角反射器到激光足印中心線的垂線長度為lCS，其計算公式為：
7.根據權利要求1所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述步驟S3，具體包括：
8.根據權利要求7所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述步驟S32具體包括以下幾個子步
9.根據權利要求8所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述步驟S33具體包括以下幾個子步驟：
10.根據權利要求1所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，還包括步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述步驟s1，具體包括：
3.根據權利要求2所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述s12中，將觸發的探測器實測三維坐標輸入至計算機，進行數字顯示,擬合激光足印東西輪廓線,采用如下公式：
4.根據權利要求3所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述s13中激光足印中心線的計算公式為：
5.根據權利要求1所述的一種星載單光子激光幾何檢校方法，其特征在于，所述步驟s2，具體包括：
6....
【專利技術屬性】
技術研發人員：唐新明，劉仁，謝俊峰，莫凡，胡芬，趙利平，梁雪瑩，楊曉夢，徐超鵬，
申請(專利權)人：自然資源部國土衛星遙感應用中心，
類型：發明
國別省市：
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