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申请/专利权人：武汉大学

摘要：本发明涉及激光遥感技术，具体涉及基于激光角反射器点云信号的单光子激光雷达在轨检校方法，以激光雷达系统参数、点云数据、CCR布设参数和优化迭代参数为输入条件，通过CCR点云数据的特征提取、CCR点云数据段长度的补偿及其点云数据段中点坐标的修正，计算不同激光足印直径条件下CCR在沿轨方向左右两侧的理论位置坐标与CCR实际位置的定位偏差，以CCR地面定位偏差的均方根误差最小化为依据，利用迭代搜索法得到激光足印定位系统偏差值。该单光子激光雷达在轨检校方法能够提升由于CCR点云数据段数量较少和激光指向角随机误差较大时的定位偏差精度，特别适用于星载单光子激光雷达地面探测的真实性检验过程。

主权项：1.基于激光角反射器点云信号的单光子激光雷达在轨检校方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、输入激光雷达系统参数和点云数据、CCR布设参数和优化迭代参数；步骤1所述激光雷达系统参数包括：探测器的死区时间td、发射激光脉冲的均方根脉宽σ和激光足印的沿轨间距dl；步骤1所述激光雷达点云数据包括：每个数据点的大地坐标和沿轨距离；步骤1所述CCR布设参数包括：CCR布设数量N、CCR的安置高度hp和安置位置坐标（Xp，Yp），其中，p=1，2，3…N；步骤1所述优化迭代参数包括：激光足印直径范围{dmin，dmax}，激光足印直径迭代步长Δr，数据段长度迭代步长Δl；步骤2、通过提取CCR点云数据中所有CCR点云数据段的特征参数、CCR点云数据段长度的补偿及其点云数据段中点坐标的修正，计算不同激光足印直径条件下CCR在沿轨方向左右两侧的理论位置坐标与CCR实际位置的定位偏差；步骤2的实现包括以下子步骤：步骤2.1、利用波形分析法和密度聚类算法分别对激光雷达点云数据进行粗去噪和精去噪，基于样条拟合法从滤噪后的点云数据中提取，得到地面轮廓线；步骤2.2、在滤噪后的点云数据中，搜索距离地面轮廓线为的数据点作为CCR的点云数据，其中，是CCR点云数据的高程变化范围，，为光速；按照CCR的安置高度将CCR点云数据分成个数据段；步骤2.3、提取所有CCR点云数据段的特征参数，包括以下步骤：步骤2.3.1、计算每个CCR点云数据段起止点所对应的沿轨距离差值，将其作为数据长度li，i=1，2，3…n；步骤2.3.2、统计所有CCR点云数据段中有效数据点的总个数；步骤2.3.3、计算所有CCR点云数据段数据长度组合序列，包括以下子过程：A.将每个CCR点云数据段数据长度扩展为一个数据长度列：，其中，，表示取整运算；B.从每个数据长度列中选取一个数据长度组成CCR点云数据段数据长度组合序列：，其中，，表示数据长度组合序列号，是第组数据长度组合序列中第个CCR点云数据段的数据长度： 其中，表示求余运算；步骤2.3.4、计算每个CCR点云数据段的中点所对应的大地坐标： 其中，和分别是CCR数据段起止点大地坐标；步骤2.3.5、基于CCR安置高度，搜索得到每个CCR点云数据所对应CCR大地坐标；步骤2.3.6、利用线性最小二乘法拟合法提取每个CCR点云数据拟合线在大地坐标下的倾斜角和轴的截距；步骤2.3.7、获取所有CCR点云数据段的数据缺失点的大地坐标，包括以下子过程：A.从每个CCR点云数据段的起点开始，以激光足印沿轨间距为步长搜索数据点，若搜索位置处无数据点，则设定为数据缺失点；统计每个CCR点云数据段缺失点总数，并获取每个缺失点到数据段起点的沿轨距离差值： 其中，表示第个CCR点云数据段中第次搜索，表示第个CCR点云数据段中第个数据缺失点；B.计算数据缺失点的大地坐标： ；步骤3、以CCR沿轨偏差与垂轨偏差的均方根误差之和最小化为依据，搜索得到激光足印定位的系统偏差值；步骤3所述以CCR沿轨偏差与垂轨偏差的均方根误差之和最小化为原则，搜索得到激光足印定位的系统偏差值，包括以下子步骤：步骤3.1、搜索CCR沿轨偏差与垂轨偏差的均方根误差之和最小时，计算激光足印的直径和激光足印定位的系统偏差值，包括下述过程：步骤3.1.1、计算所有CCR理论位置坐标的组合序列： 其中，表示CCR理论坐标的组合排列数，，，表示激光足印直径，，；步骤3.1.2、计算每个CCR的沿轨偏差和垂轨偏差： 其中，，，；步骤3.1.3、统计所有CCR的沿轨和垂轨偏差均值和： ；步骤3.1.4、计算不同组合排列所对应的CCR定位偏差均方根误差 ；步骤3.1.5、搜索CCR定位偏差均方根误差最小时对应的最优下标和，获取激光足印在沿轨和垂轨方向上的系统偏差和和激光足印的直径；步骤3.2、修正CCR点云数据段中点坐标的随机误差，包括下述过程：步骤3.2.1、计算CCR点云数据段在垂轨方向上的偏移值，包括以下子过程：A.基于系统偏差修正每个数据缺失点的大地坐标： 其中，表示数据缺失点方向和方向的修正值，，；B.计算以CCR安置坐标为中心且为直径的圆与过的垂轨直线的交点： ；C.计算每个数据缺失点与交点之间的最小长度及其均值： ；步骤3.2.2、获取CCR点云数据段的中点的修正坐标： ；步骤3.3、搜索CCR沿轨偏差与垂轨偏差的均方根误差之和最小时，计算激光足印定位的系统偏差值，包括下述过程：步骤3.3.1、计算所有CCR理论位置坐标的组合序列： 其中，表示CCR理论坐标的组合排列数，，，表示激光足印直径，，；步骤3.3.2、计算每个CCR的沿轨偏差和垂轨偏差： 其中，，，；步骤3.3.3、统计所有CCR的沿轨和垂轨偏差均值和： ；步骤3.3.4、计算不同组合排列所对应的CCR定位偏差均方根误差 ；步骤3.3.5、搜索CCR定位偏差均方根误差最小时对应的最优下标和，输出激光足印在沿轨和垂轨方向上的系统偏差和。

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