[发明专利]顾及潮汐误差改正的星载激光数据高精度定位方法

说明书

顾及潮汐误差改正的星载激光数据高精度定位方法，针对星载测高数据定位中存在的潮汐效应引起的位置偏移，首先根据星载GPS记录的激光脉冲发射时间和地球自转参数，得到月球和太阳ECI框架下的位置坐标，然后根据IERS发布的潮汐模型改正固体潮二阶潮和三阶潮引起的测站位置偏移，最后经过获得准确的测站位置坐标，消除潮汐效应在星载测高数据定位过程中引起的位置偏移，提高星载测高数据定位精度。

技术领域

本发明涉及顾及潮汐误差改正的星载激光数据高精度定位方法，属于遥感影像处理领域。

背景技术

随着星载对地观测技术的进步，测绘已经面向现代化、智能化方向发展，传统的通过野外测量采集基础测绘数据的作业方式逐渐被航空航天摄影测量所取代。卫星摄影测量具有能快速获取大范围数据，不受地域和国家限制等优点，各国都在争先研制自己的测绘卫星，目前我国的测绘卫星主要包括资源三号、天绘卫星等，卫星相关性能已经跻身世界前列。与高分系列卫星不同的是，测绘卫星对定位精度的要求非常高，由于测绘卫星一般采用两线阵或三线阵的探测机制，能够通过摄影测量方式进行地表三维目标的提取，因此高程测量的精度成为测绘卫星的关键性能指标之一。

卫星激光测高具有更高的平台，能够快速获取地球表面的大部分区域，并可不受环境和地域国界的限制，在大范围控制资料的获取尤其是境外控制资料的获取方面具有传统方法难以匹敌的优势。星载激光测距仪不断向地表发射高斯激光脉冲，测距仪会记录每个发射脉冲的发射时间和能量，脉冲被地面反射后回波信号由望远镜接收，测高仪记录脉冲接收的时间和能量。在测距仪工作期间，地球潮汐导致大地高与椭球高的差异等都会使测量数据存在误差，固体潮引起的测站偏移可达±40cm，使得星载激光测距仪的直接测量高程值并不等于探测目标的真实表面高。因此，有必要在星载激光测高数据定位过程中消除固体潮引起的测站偏移问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了顾及潮汐误差改正的星载激光数据高精度定位方法，能够消除星载激光测高数据定位过程中固体潮引起的测站偏移。

本发明的技术方案是：

顾及潮汐误差改正的星载激光数据高精度定位方法，包括步骤如下：

步骤1)以激光器发射脉冲时刻卫星GPS测量坐标、激光器相对卫星本体的安装矩阵、卫星本体坐标系和J2000坐标系的旋转矩阵、J2000坐标系和WGS84坐标系的转换矩阵为输入，计算原始激光脚点坐标；

步骤2)以激光到达地面时间和大气对地球自转参数ERP为输入，得到ECI框架下太阳与月球的位置；

步骤3)根据步骤2)获得的ECI框架下太阳与月球的位置和ECI到ECEF框架的旋转矩阵，计算ECEF框架下的太阳与月球的位置；

步骤4)以地球横向弹性系数和径向弹性系数、步骤1)获得的原始激光脚点坐标、地球引力参数、地球半径和太阳与月球的引力参数为输入，计算固体潮引起的坐标改正矢量；

步骤5)分解步骤4)获得的坐标改正矢量，改正激光脚点坐标。

在星载激光测高数据定位过程中考虑潮汐效应对测站位置引起的偏移影响，用球谐函数描述了固体潮引起的测站位移，根据星载GPS记录的激光脉冲发射时间和地球自转参数，得到月球和太阳ECI框架下的位置坐标，然后考虑二阶潮与三阶潮产生的位置偏移数量级的大小进行改正，得到精确的激光脚点坐标。

步骤4)所述计算固体潮引起的坐标改正矢量的方法，具体为：