星载激光测高仪脚点坐标解算方法及机载验证
发布时间：2021-03-07 01:51
通过分析ICESat-1和ICESat-2测高载荷地面脚点坐标解算方法,对比分析多波束、单光子体制对地激光三维测绘载荷与传统的单波束、全波形体制激光测高载荷在坐标解算方法上的异同,机载与星载激光雷达坐标解算的异同,建立机载激光雷达坐标解算方法与流程,利用自主研制的机载激光雷达进行飞行试验与验证,对后期机载、星载激光测高雷达激光脚点解算具有借鉴意义。
【文章来源】：遥测遥控. 2020,41(03)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
星载激光雷达地面脚点解算流程Fig.1Spacebornelaseraltimeterfootprintcoordinatecalculationprocess中
2020年5月遥测遥控·13·图2ICESat-1/GLAS地面坐标解算流程Fig.2FootprintcoordinatecalculationprocessofICESat-1/GLAS由于GLAS发射波形可近似为高斯脉冲，激光经地表反射后的回波波形可视作一个或多个高斯脉冲的叠加，采用波形分解的方法对回波波形进行拟合，从而求得激光单向传输的距离。1.2ICESat-2/ATLAS已于2018年9月15日发射的ICESat-2卫星是ICESat-1卫星的延续，搭载了更先进的地形激光测高系统载荷ATLAS。ATLAS为非扫描推帚式、高重频、微脉冲、光子计数式的多光束激光测高载荷，轨道高度500km，轨道倾角92°，重访周期91天。ATLAS激光脉冲频率达10kHz，激光脚点沿轨方向间距0.7m，地面足印直径为17m；采用6波束探测，其中3波束能量较强，3波束能量较弱，能量比为4:1；每组强激光脚点之间的垂轨距离3.3km，沿轨距离2.5km，强-弱激光脚点之间的垂轨距离为90m，如图3所示[10,11]。相较GLAS载荷，ATLAS载荷可提供空间分辨率和平面定位精度更高的数据产品。ATLAS的激光脚点解算方法总体上与GLAS相似，采用ATL02数据、ANC03惯性坐标系旋转矩阵、ANC04卫星精密定轨（POD）数据、ANC05激光指向和精密定姿（PAD）数据联合解算，得到激光地面点在ECF坐标系下的坐标，其实现流程如图4所示。图4ICESat-2/ATLAS地面坐标解算流程Fig.4FootprintcoordinatecalculationprocessofICESat-2/ATLAS图3ICESat-2激光地面足印示意图Fig.3LaserfootprintsofICESat-2
2020年5月遥测遥控·13·图2ICESat-1/GLAS地面坐标解算流程Fig.2FootprintcoordinatecalculationprocessofICESat-1/GLAS由于GLAS发射波形可近似为高斯脉冲，激光经地表反射后的回波波形可视作一个或多个高斯脉冲的叠加，采用波形分解的方法对回波波形进行拟合，从而求得激光单向传输的距离。1.2ICESat-2/ATLAS已于2018年9月15日发射的ICESat-2卫星是ICESat-1卫星的延续，搭载了更先进的地形激光测高系统载荷ATLAS。ATLAS为非扫描推帚式、高重频、微脉冲、光子计数式的多光束激光测高载荷，轨道高度500km，轨道倾角92°，重访周期91天。ATLAS激光脉冲频率达10kHz，激光脚点沿轨方向间距0.7m，地面足印直径为17m；采用6波束探测，其中3波束能量较强，3波束能量较弱，能量比为4:1；每组强激光脚点之间的垂轨距离3.3km，沿轨距离2.5km，强-弱激光脚点之间的垂轨距离为90m，如图3所示[10,11]。相较GLAS载荷，ATLAS载荷可提供空间分辨率和平面定位精度更高的数据产品。ATLAS的激光脚点解算方法总体上与GLAS相似，采用ATL02数据、ANC03惯性坐标系旋转矩阵、ANC04卫星精密定轨（POD）数据、ANC05激光指向和精密定姿（PAD）数据联合解算，得到激光地面点在ECF坐标系下的坐标，其实现流程如图4所示。图4ICESat-2/ATLAS地面坐标解算流程Fig.4FootprintcoordinatecalculationprocessofICESat-2/ATLAS图3ICESat-2激光地面足印示意图Fig.3LaserfootprintsofICESat-2
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载大光斑植被激光雷达系统设计[J]. 唐重军,刘宇哲,潘超,赵一鸣,李凉海. 遥测遥控. 2018(05)
[2]机载林业探测大光斑激光雷达系统的设计与应用[J]. 吴发云,高显连,潘超,孙忠秋,王丽东,刘迎春. 林业资源管理. 2018(04)
[3]资源三号02星激光测高精度分析与验证[J]. 李国元,唐新明. 测绘学报. 2017(12)
[4]卫星激光测高严密几何模型构建及精度初步验证[J]. 唐新明,李国元,高小明,陈继溢. 测绘学报. 2016(10)
[5]对地观测星载激光测高系统高程误差分析[J]. 马跃,阳凡林,卢秀山,冯成凯,李松. 红外与激光工程. 2015(03)
[6]阵列推扫式机载激光雷达三维点云解算方法研究[J]. 黎荆梅,周梅,李传荣. 遥感技术与应用. 2013(06)
博士论文
[1]星载激光对地测高系统在轨几何定标研究[D]. 李少宁.武汉大学 2017
[2]对地观测卫星激光测高数据处理方法与工程实践[D]. 李国元.武汉大学 2017
[3]星载激光测高系统数据处理和误差分析[D]. 马跃.武汉大学 2013
[4]物探飞行模式下的机载LiDAR数据与影像配准研究[D]. 张靖.武汉大学 2011
本文编号：3068191
【文章来源】：遥测遥控. 2020,41(03)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
星载激光雷达地面脚点解算流程Fig.1Spacebornelaseraltimeterfootprintcoordinatecalculationprocess中
2020年5月遥测遥控·13·图2ICESat-1/GLAS地面坐标解算流程Fig.2FootprintcoordinatecalculationprocessofICESat-1/GLAS由于GLAS发射波形可近似为高斯脉冲，激光经地表反射后的回波波形可视作一个或多个高斯脉冲的叠加，采用波形分解的方法对回波波形进行拟合，从而求得激光单向传输的距离。1.2ICESat-2/ATLAS已于2018年9月15日发射的ICESat-2卫星是ICESat-1卫星的延续，搭载了更先进的地形激光测高系统载荷ATLAS。ATLAS为非扫描推帚式、高重频、微脉冲、光子计数式的多光束激光测高载荷，轨道高度500km，轨道倾角92°，重访周期91天。ATLAS激光脉冲频率达10kHz，激光脚点沿轨方向间距0.7m，地面足印直径为17m；采用6波束探测，其中3波束能量较强，3波束能量较弱，能量比为4:1；每组强激光脚点之间的垂轨距离3.3km，沿轨距离2.5km，强-弱激光脚点之间的垂轨距离为90m，如图3所示[10,11]。相较GLAS载荷，ATLAS载荷可提供空间分辨率和平面定位精度更高的数据产品。ATLAS的激光脚点解算方法总体上与GLAS相似，采用ATL02数据、ANC03惯性坐标系旋转矩阵、ANC04卫星精密定轨（POD）数据、ANC05激光指向和精密定姿（PAD）数据联合解算，得到激光地面点在ECF坐标系下的坐标，其实现流程如图4所示。图4ICESat-2/ATLAS地面坐标解算流程Fig.4FootprintcoordinatecalculationprocessofICESat-2/ATLAS图3ICESat-2激光地面足印示意图Fig.3LaserfootprintsofICESat-2
2020年5月遥测遥控·13·图2ICESat-1/GLAS地面坐标解算流程Fig.2FootprintcoordinatecalculationprocessofICESat-1/GLAS由于GLAS发射波形可近似为高斯脉冲，激光经地表反射后的回波波形可视作一个或多个高斯脉冲的叠加，采用波形分解的方法对回波波形进行拟合，从而求得激光单向传输的距离。1.2ICESat-2/ATLAS已于2018年9月15日发射的ICESat-2卫星是ICESat-1卫星的延续，搭载了更先进的地形激光测高系统载荷ATLAS。ATLAS为非扫描推帚式、高重频、微脉冲、光子计数式的多光束激光测高载荷，轨道高度500km，轨道倾角92°，重访周期91天。ATLAS激光脉冲频率达10kHz，激光脚点沿轨方向间距0.7m，地面足印直径为17m；采用6波束探测，其中3波束能量较强，3波束能量较弱，能量比为4:1；每组强激光脚点之间的垂轨距离3.3km，沿轨距离2.5km，强-弱激光脚点之间的垂轨距离为90m，如图3所示[10,11]。相较GLAS载荷，ATLAS载荷可提供空间分辨率和平面定位精度更高的数据产品。ATLAS的激光脚点解算方法总体上与GLAS相似，采用ATL02数据、ANC03惯性坐标系旋转矩阵、ANC04卫星精密定轨（POD）数据、ANC05激光指向和精密定姿（PAD）数据联合解算，得到激光地面点在ECF坐标系下的坐标，其实现流程如图4所示。图4ICESat-2/ATLAS地面坐标解算流程Fig.4FootprintcoordinatecalculationprocessofICESat-2/ATLAS图3ICESat-2激光地面足印示意图Fig.3LaserfootprintsofICESat-2
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载大光斑植被激光雷达系统设计[J]. 唐重军,刘宇哲,潘超,赵一鸣,李凉海. 遥测遥控. 2018(05)
[2]机载林业探测大光斑激光雷达系统的设计与应用[J]. 吴发云,高显连,潘超,孙忠秋,王丽东,刘迎春. 林业资源管理. 2018(04)
[3]资源三号02星激光测高精度分析与验证[J]. 李国元,唐新明. 测绘学报. 2017(12)
[4]卫星激光测高严密几何模型构建及精度初步验证[J]. 唐新明,李国元,高小明,陈继溢. 测绘学报. 2016(10)
[5]对地观测星载激光测高系统高程误差分析[J]. 马跃,阳凡林,卢秀山,冯成凯,李松. 红外与激光工程. 2015(03)
[6]阵列推扫式机载激光雷达三维点云解算方法研究[J]. 黎荆梅,周梅,李传荣. 遥感技术与应用. 2013(06)
博士论文
[1]星载激光对地测高系统在轨几何定标研究[D]. 李少宁.武汉大学 2017
[2]对地观测卫星激光测高数据处理方法与工程实践[D]. 李国元.武汉大学 2017
[3]星载激光测高系统数据处理和误差分析[D]. 马跃.武汉大学 2013
[4]物探飞行模式下的机载LiDAR数据与影像配准研究[D]. 张靖.武汉大学 2011
本文编号：3068191
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