[发明专利]一种CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差方法

权利要求书

1.一种CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，计算立体相机外方位元素初始值和月面坐标未知数初始值；

步骤2，建立姿轨数据内插模型；

步骤3，采用严格传感器成像模型-共线条件方程建立像点坐标观测值方程；

步骤4，将激光距离作为非摄影测量观测值引入摄影测量光束法平差，并建立激光高度计距离约束方程；

步骤5，根据步骤3建立的像点坐标观测值方程和步骤4建立的激光高度计距离约束方程，建立平差观测值误差方程，并根据步骤1中的立体相机外方位元素初始值和月面坐标未知数初始值，采用最小二乘平差方法进行平差解算以及平差精度评定。

2.根据权利要求1所述的一种CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差方法，其特征在于，所述步骤1中计算立体相机外方位元素初始值和月面坐标未知数初始值包括如下步骤：

步骤1.1，立体相机外方位元素初始值计算：将探月卫星状态矢量从J2000惯性系转换到月固坐标系；根据月固坐标系状态矢量构建轨道坐标系；计算成像时刻 t 立体相机在月固坐标系中的位置及姿态                                                ，作为立体相机外方位元素初始值；

步骤1.2，通过计算月面上像素视向量与月球球面交点，确定月面坐标未知数初始值：定义为某时刻卫星在月固坐标系中的位置； 为影像上像素的视方向向量，假定月球为正球体，半径为r，按照如下计算公式，计算月面上视向量与月球球面交点，将交点坐标作为该点坐标未知数初始值：

 

式一。

3.根据权利要求2所述的一种CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差方法，其特征在于，所述步骤2中建立姿轨数据内插模型包括如下步骤：

步骤2.1，根据立体相机成像的基高比，设定空间距离间隔或时间间隔，在线阵影像上按照设定的空间距离间隔或时间间隔抽取若干条线影像，作为定向影像；

步骤2.2，定义月面点A的三条投影光线与三视影像分别相交与、、；点对应的线阵外方位元素为，对应时刻为t， ()表示第k个定向影像对应的时刻，()表示第k个定向影像的外方位元素； 

步骤2.3，基于抽取的n个定向影像，采用n-1阶Lagrange多项式内插模型，计算扫描线影像的外方位线元素；令，在时刻t，点对应的扫描线影像的外方位线元素采用用n-1阶Lagrange多项式内插模型式二计算： 

           式二    ；

步骤2.4，设和分别表示表示和时刻卫星姿态角，将和分别转换为单位四元数和；

步骤2.5，基于步骤2.4建立的单位四元数和,采用四元数球面线性内插模型，计算扫描线影像的外方位角元素；定义单位四元数表示在时刻t时点对应的扫描线影像的外方位角元素，则姿态内插模型用式三描述：

     式三；

其中： ，表示两个四元数、矢量的夹角：

        式四；

步骤2.6，重复步骤2.2至2.5，分别计算、点对应的扫描线影像的外方位元素。

4.   根据权利要求1所述的一种CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差方法，其特征在于，所述步骤3中，基于步骤2描述的姿轨内插模型，采用共线条件方程建立像点坐标观测值方程。

5.根据权利要求1所述的一种CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差方法，其特征在于，所述步骤4中，定义某激光脚印在月固坐标系中的坐标、激光高度计测量距离为ρ；相应激光脉冲信号发射时刻t，绕月卫星立体相机投影中心S在月固坐标系中的坐标、则：激光高度计约束条件方程为：

  式五；

联合平差时视激光距离ρ为非摄影测量观测值，根据激光高度计测距的精度给定距离ρ观测值先验权值。

6.根据权利要求1所述的一种CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差方法，其特征在于，所述步骤5中，根据像点坐标观测值方程和激光高度计距离约束方程，建立平差观测值误差方程(式六)，采用最小二乘平差方法进行平差解算；并通过计算平差系统的精度矩阵、可靠性矩阵，基于误差传播理论进行精度及可靠性分析、评定：

                式六；

平差解算：

精度矩阵：

平差可靠性矩阵： 。