本發明公開了一種基于地面探測器的足印中心確定方法，所述方法包括以下步驟：S1：對地面探測器捕獲的激光足印進行預處理；S2：利用高斯曲面擬合法確定激光足印中心。本發明通過對激光足印中心中的孤立點、缺失點和異常點進行預處理，減小了由于外界環境及探測器不一致造成的噪聲誤差，使激光足印陣列恢復均勻平滑形狀；利用足印范圍內覆蓋85％的能量進行高斯曲面擬合，求取曲面的中心位置，即為激光足印的中心，以此作為激光測高儀在軌幾何檢校的地面參考。

技術領域

本發明涉及激光測高儀在軌檢校技術領域，特別涉及一種基于地面探測器的激光足印中心確定方法。

背景技術

激光測高因具有方向性好、測距精度高等特點，在深空探測和地球科學領域中體現了巨大的應用潛力，將星載激光測高技術應用于高分辨率測繪衛星，輔助光學相機等載荷提高高程精度是一種新穎的手段。激光測高儀上包含激光發射器和激光接收器，各部件按照設計的安裝角安裝在衛星上，但各角在衛星在發射過程中受到機械的震動及在運行過程中復雜的太空環境會發生變化，致使激光發射器與激光發射器與激光測高儀、衛星平臺之間的實際安裝角與設計值有微小偏差，使得激光打在地面上的水平位置不確定。因此，高精度在軌幾何檢校是激光數據應用的前提。

激光以一定的發散角從衛星平臺發射到地面并非一個點，而是一個有一定半徑的圓形光斑，稱為激光足印。對于基于地面探測器的星載激光測高儀在軌幾何檢校而言，激光足印中心(即，激光發射器指向地面點的確切位置)的確定是在軌幾何檢校的第一步，其精度高低直接影響到檢校的精度。

目前，激光足印中心確定的方法不多，從公開的資料來看，只有美國GLAS衛星通過地面探測器接收衛星過境時的激光足印的實驗取得了成功，實現了在軌幾何檢校。其激光發射器是以40HZ的頻率在地球表面“照”出一個直徑為70m的足印光斑，激光能量探測器只有0和1兩個檔位，“0”代表沒有響應到激光能量，“1”代表響應到激光能量。通過求取顯示為“1”的探測器能量陣列的形心來作為足印中心，得到中心點的地面坐標，實現發射器安裝角的反算。

2016年5月30日，我國首顆載有激光測高儀的衛星——ZY-302(資源三號02星)在太原衛星發射中心成功發射升空，其激光發射器是以2HZ的頻率發射激光脈沖，試驗人員利用地面探測器成功捕獲激光足印光斑，該探測器分為三個檔位，每個檔位采用8個能量等級，可以準確確定激光足印中心，順利地完成了在軌幾何檢校。

首先，激光在大氣中傳播經過兩次衰減才被星上激光接收器接收，而地面探測器捕獲的足印是經過1次衰減得到；其次，激光從衛星平臺發射至地面，還會受到風、云、霧、空中顆粒等的影響發生吸收、前向散射等現象；第三，由于探測器的一致性問題，使得地面探測器接收到的激光能量等級分布并不像實驗室里呈現類高斯分布的特性。因此如何準確確定激光足印的中心位置，是本發明主要要解決的技術問題。

發明內容

針對基于地面探測器的激光足印中心確定需求，本發明提出了一種基于地面探測器的激光足印中心確定方法，可充分地消除由于現有技術的限制和缺陷導致的一個或多個問題。

本發明另外的優點、目的和特性，一部分將在下面的說明書中得到闡明，而另一部分對于本領域的普通技術人員通過對下面的說明的考察將是明顯的或從本發明的實施中學到。通過在文字的說明書和權利要求書及附圖中特別地指出的結構可實現和獲得本發明目的和優點。

本發明提供了一種基于地面探測器的足印中心確定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：對地面探測器捕獲的激光足印進行預處理；

S2：利用高斯曲面擬合法確定激光足印中心；其中，

步驟S1具體包括以下子步驟：

S11：計算激光足印在地面上的半徑r；

S12：檢測所述激光足印內的孤立點、缺失點和異常點；