專利名稱：月球激光高度計在軌探測數(shù)據(jù)誤差分析的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種月球在軌探測數(shù)據(jù)的誤差處理方法，尤其涉及CE-I號攜帶的激光高度計在軌探測數(shù)據(jù)的誤差分析方法。
背景技術(shù)：
2007年10月M日，我國首顆繞月探測衛(wèi)星嫦娥一號在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，運行在距月球表面200 km的圓形極軌道上執(zhí)行科學(xué)探測任務(wù)。衛(wèi)星搭載了八種科學(xué)探測儀器(即有效載荷)。獲取全月面三維影像圖是嫦娥一號的首要科學(xué)任務(wù)，衛(wèi)星上搭載的激光高度計是實現(xiàn)獲取月球表面三維影像的一個重要載荷，實現(xiàn)了衛(wèi)星星下點月表地形高度數(shù)據(jù)的獲取，為月球表面三維影像的獲取提供服務(wù)。目前只有美國 Clementine、Apollol5、Apollol6、Apollol7、日本的 SELENE 和我國的“嫦娥一號(CE-1)”衛(wèi)星對月球表面進(jìn)行過激光測距。但Clementine激光高程采樣點缺少南北極士 75°以上區(qū)域的有效數(shù)據(jù)；而在SELENE之前，超過86°的高緯度地區(qū)沒有高度測量數(shù)據(jù)，只有SELENE和CE-I的激光探測數(shù)據(jù)覆蓋了全月面?！版隙鹨惶枴碧皆滦l(wèi)星的成功發(fā)射和運行是我國第一次探測距離地球40萬千米范圍內(nèi)的月球空間環(huán)境。地-月空間環(huán)境將是我國未來開展空間活動的重要場所，而在這一空間區(qū)域中，存在著宇宙射線、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射等的強(qiáng)烈活動，常伴隨著巨大的空間輻射能量和高能粒子的突然釋放。正是由于“嫦娥一號”探月衛(wèi)星工作在上述比較惡劣的空間環(huán)境中，空間環(huán)境中不確定的熱環(huán)境、電磁環(huán)境，以及空間高能粒子的轟擊和中子輻射，特別是隨時可能發(fā)生的空間電磁風(fēng)暴等不僅會影響探月衛(wèi)星的控制精度，而且會對探月衛(wèi)星上攜帶的各種有效載荷(月球觀測儀器)帶來明顯的測量誤差，降低測量的可靠性和測量精度，由于儀器系統(tǒng)噪聲、月表地形起伏、衛(wèi)星軌道與姿態(tài)測量等多個環(huán)節(jié)的影響，激光高度計原始測高數(shù)據(jù)中不可避免地含有誤差。通過一系列的數(shù)據(jù)處理，主要包括無效數(shù)據(jù)的剔除、系統(tǒng)校正、幾何定位和高程解算等得到的2B級科學(xué)數(shù)據(jù)又可能引入新的處理誤差。對CE-I激光高度計在軌月球高程探測數(shù)據(jù)的誤差分析國內(nèi)外還沒有進(jìn)行，特別是在 SELENE和CE-I之前月球激光高度計全極區(qū)高程數(shù)據(jù)未實現(xiàn)探測，因此有必要對月球高程探測數(shù)據(jù)中月球極區(qū)高程數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析和研究，為進(jìn)一步分析月球兩極區(qū)誤差的來源提供一定的科學(xué)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種月球激光高度計在軌探測數(shù)據(jù)誤差分析的方法，該處理方法能夠?qū)υ虑蚋叱毯Ａ繑?shù)據(jù)中測量重復(fù)點較快地進(jìn)行搜索與數(shù)據(jù)的處理，并且對月球南北半球相同緯度區(qū)的測量數(shù)據(jù)可以進(jìn)行對比分析，給出月球高程誤差處理后殘差與標(biāo)準(zhǔn)差的分布情況。為進(jìn)一步分析激光高度計測量誤差的來源提供依據(jù)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種月球激光高度計在軌探測數(shù)據(jù)誤差分析的方法， 包括如下步驟獲取激光高度計高程數(shù)據(jù)文件我國嫦娥一號衛(wèi)星的軌跡是極圓月軌道，軌跡為一繞月圓周。搭載的激光高度計每隔一秒鐘采樣一個高程點數(shù)據(jù)，激光高度計在嫦娥一號探月期間的科學(xué)探測數(shù)據(jù)一共1400軌，形成1400個軌道文件，所述軌道文件信息包括激光高度計的高程采樣時間、采樣點的月球經(jīng)度、緯度、高程數(shù)據(jù)信息。 步驟1 從月球激光高度計測得的1400個軌道文件中分別選出屬于W17區(qū)域內(nèi)的高程點數(shù)據(jù)記錄，11為區(qū)域下邊界，ll=60+sUp* (i-1),單位為緯度，111 >60 φ 為區(qū)域上邊界，力單位為緯度，且力7系90’ step為步長且對印功.1，i=l, 2’ 3，…，JOi ，得到對緯度為60°、0°月球表面分割形成的300個區(qū)域及分別對應(yīng)于300個區(qū)域的高程點的數(shù)據(jù)記錄；同時，
從月球激光高度計測得的1400個軌道文件中分別選出屬于區(qū)域內(nèi)的高程點數(shù)據(jù)記錄，12為區(qū)域下邊界，12=-60-st印*i,單位為緯度，且^？彡-90 Φ2為區(qū)域上邊界， h2=-60~step* (i-1),單位為緯度，且力2 < -60, step 為步長且 st印=0. 1, i=l, 2’ 3，…， JOi ，得到對緯度為-60° -90°月球表面分割形成的300個區(qū)域及分別對應(yīng)于300個區(qū)域的高程點的數(shù)據(jù)記錄；
步驟2 逐個搜索每個區(qū)域中重復(fù)測量點，在每個區(qū)域中搜索重復(fù)測量點的方法為 步驟2.1分別將各個區(qū)域作為待處理區(qū)域，令A(yù) =1， 步驟2. 2選取待處理區(qū)域中的任意一個高程點，
步驟2. 3找出到所選取的高程點之間的球面距離小于200米的待處理區(qū)域中的所有高程點，并將所述所有高程點及所述所選取的一個高程點作為1個重復(fù)測量點點集
q，~表示第A個重復(fù)測量點點集，再將重復(fù)測量點點集 中的高程點從待處理區(qū)域中移
除，否則，如果待處理區(qū)域中任意剩余點之間的距離大于200米，同時，令當(dāng)前左=#，則重復(fù)測量點搜索完畢， 所述球面距離i為
權(quán)利要求
1. 一種月球激光高度計在軌探測數(shù)據(jù)誤差分析的方法，其特征在于，具體步驟如下 步驟1 從月球激光高度計測得的1400個軌道文件中分別選出屬于W17區(qū)域內(nèi)的高程點數(shù)據(jù)記錄，77為區(qū)域下邊界，ll=60+sUp* (i-1),單位為緯度， 11 > 60 φ 為區(qū)域上邊界，hl=60+step*i,萆佐為練葭，Ihl《90，step為步長且對卬功.1, i=l, 2，3，…， JOi ，得到對緯度為60°、0°月球表面分割形成的300個區(qū)域及分別對應(yīng)于300個區(qū)域的高程點的數(shù)據(jù)記錄；同時，從月球激光高度計測得的1400個軌道文件中分別選出屬于區(qū)域內(nèi)的高程點數(shù)據(jù)記錄，12為區(qū)域下邊界，12=-60-st印*i,單位為緯度，且^？彡-90 Φ2為區(qū)域上邊界， h2=-60~step* (i-1),單位為緯度，且力2 < -60, step 為步長且 st印=0. 1, i=l, 2’ 3，…， JOi ，得到對緯度為-60° -90°月球表面分割形成的300個區(qū)域及分別對應(yīng)于300個區(qū)域的高程點的數(shù)據(jù)記錄；步驟2 逐個搜索每個區(qū)域中重復(fù)測量點，在每個區(qū)域中搜索重復(fù)測量點的方法為 分別將各個區(qū)域作為待處理區(qū)域，令A(yù) =1， 選取待處理區(qū)域中的任意一個高程點，找出到所選取的高程點之間的球面距離小于200米的待處理區(qū)域中的所有高程點，并將所述所有高程點及所述所選取的一個高程點作為1個重復(fù)測量點點集表示第A個重復(fù)測量點點集，再將重復(fù)測量點點集 中的高程點從待處理區(qū)域中移除，否則，如果待處理區(qū)域中任意剩余點之間的距離大于200米，同時，令當(dāng)前左=#，則重復(fù)測量點搜索完畢， 所述球面距離i為d = i xarccos[cos θχ Xcosi13 x cos(我-為)+ sin θ χ sin S2]W為將參考橢球體作為正球體的球體半徑，= ,終馬分別為球面上兩點緯度；我，Φ,分別為球面上兩點的經(jīng)度， 令左=左+1，返回步驟2. 2，步驟3 逐個計算各個區(qū)域的殘差和標(biāo)準(zhǔn)差，計算各個區(qū)域的殘差和標(biāo)準(zhǔn)差的方法為 計算當(dāng)前存在于待計算區(qū)域中的各個重復(fù)測量點點集中的高程點的均值&和殘差ν ，其中，重復(fù)測量點點集a中的高程點的均值；二為點集a中的第J·個點
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于月球激光高度計在軌探測極區(qū)數(shù)據(jù)誤差分析的方法，該方法包括步驟將激光高度計所測月球海量高程數(shù)據(jù)按緯度進(jìn)行區(qū)域劃分；在所劃分的各個區(qū)域中搜索高程測量重復(fù)點點集；對搜索到的測量重復(fù)點集進(jìn)行粗差的剔除、殘差和標(biāo)準(zhǔn)差的計算；對月球南北緯相同緯度區(qū)的的高程數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行對比，分析誤差分布特點。該處理方法能夠?qū)υ虑蚋叱毯Ａ繑?shù)據(jù)中測量重復(fù)點較快地進(jìn)行搜索與數(shù)據(jù)的處理，并且對月球南北極區(qū)相同緯度區(qū)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，給出月球高程數(shù)據(jù)誤差處理后殘差與標(biāo)準(zhǔn)差的分布情況。為進(jìn)一步分析激光高度計測量誤差的來源提供依據(jù)，為探月衛(wèi)星攜帶的各種有效載荷的設(shè)計在精度要求上提供理論指導(dǎo)和參考數(shù)據(jù)。
文檔編號G01C5/00GK102313533SQ201110213398
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者宋愛國, 平勁松, 李會軍, 王東霞 申請人:東南大學(xué)