【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光遙感測距，尤其涉及一種基于角反射器的星載單光子激光高精度檢校方法。
技術介紹
1、衛星激光憑借其良好的高程測量精度、出色的地物穿透能力，在森林冠層高度制圖等大尺度林業調查方面表現出了顯著優勢。為了提升聯合衛星激光與多源遙感數據的大尺度林業調查精度需要減小衛星激光足印定位誤差，例如衛星受抖動以及激光長時間工作熱效應等因素影響，使得衛星激光在軌運行時實際存在較大定位誤差；同時山地地形由于坡度較大，已有的激光足印定位誤差會帶來較大的高程誤差，從而降低森林冠層高度反演等大尺度林業調查精度，例如：10m的激光足印定位誤差在10度坡度的山地時，將會帶來1.76m的高程誤差。
2、在現有技術中山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法主要分為基于地形匹配的校正方法和基于仿真波形匹配的校正方法。其中基于地形匹配的校正方法主要利用參考地形數據，計算激光足印自身高程與地面不同位置參考地形數據間的高程殘差，然后基于多個激光足印的高程殘差和最小原則，實現對激光足印定位誤差校正，其校正精度與參考地形數據的精度直接相關，且要求大量的激光點同時參與解算，依賴長條帶、大范圍的機載lidar點云等高精度參考地形數據，然而這類數據在山地林區獲取難度大、費用高、難以大范圍獲取，且參考地形數據與激光時間的不一致性也將會帶來結果的不確定性。
3、而基于仿真波形匹配的校正方法需要在激光足印初始位置周圍進行回波仿真，并計算不同位置仿真波形與激光自身記錄波形間的相似性，根據兩者相似性最高原則找到激光足印地面最佳位置。該方法同樣依賴高精度的參
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，無需山地林區高精度地形數據便可以完成激光足印定位誤差校正，并且利用測量精度更好的森林冠層數據進行校正從而提高校正精度。
2、為解決上述問題，本專利技術提供了山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，包括：獲取山地林區的激光回波波形數據，計算得出每個激光足印的山地森林冠層激光真實測距值；選取所述激光足印附近的點作為激光足印可能點，計算得出所述激光足印可能點的星地一體激光測距值，以及所述星地一體激光測距值與所述山地森林冠層激光真實測距值的測距殘差；遍歷若干連續的所述激光足印，計算所述激光足印可能點的所述測距殘差并累加得到測距殘差和；迭代計算所述激光足印可能點的所述測距殘差和，將所述測距殘差和最小時所對應的所述激光足印可能點作為校正點。
3、進一步地，上述山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法中所述選取所述激光足印附近的點作為激光足印可能點，計算得出所述激光足印可能點的星地一體激光測距值，以及所述星地一體激光測距值與所述山地森林冠層激光真實測距值的測距殘差，包括：以所述激光足印為中心構建搜索區域，并在所述搜索區域內選取若干個均勻分布的激光足印可能點；所述迭代計算所述激光足印可能點的所述測距殘差和，將所述測距殘差和最小時所對應的所述激光足印可能點作為校正點，包括：將所述激光足印作為初始位置，為每個所述激光足印可能點賦予坐標；將所述激光足印可能點的所述測距殘差和與該所述激光足印可能點的坐標構建三維離散點集；將所述三維離散點集擬合成空間曲面，將所述空間曲面上的所有點視為所述激光足印可能點，計算所述空間曲面的最小值，并將最小值所對應的所述激光足印可能點作為校正點。
4、進一步地，上述山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法中所述搜索區域覆蓋以初始位置為中心、邊長大于或等于4倍激光足印定位誤差的正方形區域。
5、進一步地，上述山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法中所述搜索區域為正方形區域，將所述正方形區域內選取個均勻分布的所述激光足印可能點；以所述初始位置為原點，每個所述激光足印可能點的平面坐標集合為：。
6、進一步地，上述山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法中所述測距殘差和的計算式為：
7、
8、其中，為第個所述激光足印可能點遍歷個激光足印后的測距殘差和，為第個所述激光足印可能點遍歷第個所述激光足印時的所述星地一體激光測距值，為第個所述激光足印的所述山地森林冠層激光真實測距值，為絕對值符號。
9、進一步地，上述山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法中遍歷所有所述激光足印可能點，匯集所有所述激光足印可能點的所述測距殘差和為測距殘差和集合，所述測距殘差和集合的表達式為：
10、
11、其中，為所述激光足印可能點的數量，；其中，為所述搜索區域的邊長，為所述激光足印可能點的邊長；所述三維離散點集的坐標為：。
12、進一步地，上述山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法中所述空間曲面的曲面方程為：
13、
14、其中，為所述激光足印可能點的平面坐標；和均為擬合的曲面方程參數；利用拉格朗日乘數法求解擬合空間曲面的最小值，最小值點對應的x、y坐標為激光足印定位誤差改正量；將所述初始位置的坐標加上所述激光足印定位誤差改正量，完成激光足印定位誤差校正。
15、進一步地，上述山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法中對所述激光回波波形數據進行波形分解，并提取森林冠層回波，分別計算激光發射時間和激光返回時間，并結合激光測距自身偏移量計算得出激光初始測距值，所述激光初始測距值的計算式為：
16、
17、其中，為所述激光初始測距值，為所述激光返回時間，為所述激光發射時間，為光速，為所述激光測距自身偏移量；
18、獲取所述初始位置處的氣壓值和降水量并計算激光測距大氣延遲誤差，根據所述激光初始測距值和所述激光測距大氣延遲誤差計算山地森林冠層激光真實測距值，所述山地森林冠層激光真實測距值的計算式為：
19、
20、其中，為所述山地森林冠層激光真實測距值；為激光初始測距值；為激光測距大氣延遲誤差；
21、通過提取所述激光回波波形數據中的森林冠層回波，計算所述激光返回時間和所述激光發射時間。
22、進一步地，上述山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法中所述星地一體激光測距值的計算式為：
23、
24、其中，為星地一體激光測距值；為二范數；為激光足印可能點地面坐標；為激光發射時刻衛星質心點空間三維坐標；
25、所述激光發射時刻衛星質心點空間三維坐標根據衛星質心三維坐標和衛星激光出光點到衛星質心的偏移量計算獲得，計算式如下：
26、（7）
27、其中，為衛星質心三維坐標，為衛星激光出光點到衛星質心的偏移量，所述衛星質心三維坐標的計算式如下：
28、
29、其中，為衛星質心三維坐標；為衛星gnss位置三維坐標；為衛星gnss位置到衛本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
7.根據權利要求6所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
8.根據權利要求1所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
9.根據權利要求1所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的山地林區衛星激光足印定位誤差校正方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的山地林區衛星激光足...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉仁，洪亮，謝俊峰，何麗，莫凡，劉力榮，
申請(專利權)人：云南師范大學，
類型：發明
國別省市：
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