技術(shù)特征：

1.一種基于金字塔搜索地形匹配的星載激光在軌指向檢校方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，提取激光數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)；

步驟2，基于提取的激光數(shù)據(jù)，構(gòu)建星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型；

步驟3，基于步驟1提取的地形數(shù)據(jù)和步驟2構(gòu)建的星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型，利用金字塔搜索方法確定標(biāo)定的激光指向角；其中，步驟3優(yōu)選的具體包括以下子步驟：

步驟3.1，將根據(jù)步驟2構(gòu)建的星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型計(jì)算得到激光光斑質(zhì)心在ITRF地固坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)化到大地坐標(biāo)(B L H)；

步驟3.2，利用激光光斑質(zhì)心的平面坐標(biāo)(B,L)在步驟1提取的地形數(shù)據(jù)即DEM數(shù)據(jù)中內(nèi)插得到激光光斑質(zhì)心的高程值H'；

步驟3.3，計(jì)算步驟3.2內(nèi)插得到的高程值H'和在步驟3.1中通過解算星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型得到的高程值H之間的差值dH；

步驟3.4，重復(fù)步驟3.1-3.3，得到所有激光光斑質(zhì)心的高程差值，并通過下式計(jì)算所有激光光斑質(zhì)心的高程差值的中誤差：

$\mathrm{\σ}H=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{i=n}{\Σ}}{{\mathrm{dH}}_i}^2}{n}}$

其中，σH是所有激光光斑質(zhì)心的高程差值的中誤差，dH_i是第i個(gè)激光光斑質(zhì)心的高程差值，1≤i≤n，其中，n為激光光斑質(zhì)心的數(shù)量；

步驟3.5，基于金字塔搜索方法確定標(biāo)定的激光指向角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3.1中，根據(jù)下述公式將根據(jù)步驟2構(gòu)建的星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型計(jì)算得到激光光斑質(zhì)心在ITRF地固坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)化到大地坐標(biāo)(B L H)：

$\left\{\begin{array}{c}L=\arctan \left(\frac{Y_{spot}}{X_{spot}}\right)\\ B=\arctan \left(\frac{Z*\left(N+H\right)}{\sqrt{\left({X_{spot}}^2+{Y_{spot}}^2\right)*\[N*\left(1-e^2\right)+H\]}}\right)\\ H=\frac{\sqrt{{X_{spot}}^2+{Y_{spot}}^2}}{\cos B}-N\end{array}\right.---\left(10\right)$

其中，N為橢球面卯酉圈的曲率半徑，e為橢球的第一偏心率，B，L，H分別為激光光斑質(zhì)心在大地坐標(biāo)中的經(jīng)度、緯度和高程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3.5中，在每層的金字塔搜索中，在每層的激光指向角α、β的變化范圍內(nèi)，以與該層對(duì)應(yīng)的搜索步距進(jìn)行迭代計(jì)算，不斷重復(fù)步驟3.1-3.4，統(tǒng)計(jì)每次迭代計(jì)算得到的高程差值的中誤差σH_i，將最小σH_i所對(duì)應(yīng)的α_i、β_i作為該層金子塔搜索確定的最優(yōu)激光指向角，并將該層金子塔搜索確定的最優(yōu)激光指向角作為下一層金字塔搜索的指向角初值，最終將最高層金字塔搜索所確定的最優(yōu)激光指向角作為標(biāo)定的激光指向角。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述金字塔的層數(shù)為三層，依次進(jìn)行第一層、第二層和第三層的搜索；其中，每層金字塔搜索的搜索步距和搜索范圍均不同，所述搜索步距和搜索范圍按照從第一層到第三層的順序逐步遞減。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，第一層的搜索步距和搜索范圍大于第二層的搜索步距和搜索范圍，第二層的搜索步距和搜索范圍大于或等于第三層的搜索步距和搜索范圍。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型為：

${\left(\begin{array}{c}{X}_{spot}\\ Y_{spot}\\ Z_{spot}\end{array}\right)}_{ITRF}={\left(\begin{array}{c}{X}_s\\ Y_s\\ Z_s\end{array}\right)}_{ITRF}+R_{ICRF}^{ITRF}{R}_{BOD}^{ICRF}\[{\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_{ref}\\ {\mathrm{\ΔY}}_{ref}\\ {\mathrm{\ΔZ}}_{ref}\end{array}\right)}_{BOD}+{\mathrm{\ρ}}_0\left(t\right){\left(\begin{array}{c}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\α}\\ \cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}\\ \sin \mathrm{\β}\end{array}\right)}_{BOD}\]$

其中,為地面激光光斑質(zhì)心在ITRF坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，為衛(wèi)星平臺(tái)質(zhì)心在ITRF坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到ICRF慣性坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，為ICRF慣性坐標(biāo)系到ITRF地固坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中激光發(fā)射參考點(diǎn)相對(duì)于衛(wèi)星質(zhì)心的位置偏移量；為激光光斑質(zhì)心在以激光發(fā)射參考點(diǎn)為中心的衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，其中，ρ₀(t)為激光測(cè)距值，ρ₀(t)＝c*Δt/2，c是光速，Δt是激光從發(fā)射到接收的渡越時(shí)間，α為激光出光軸在本體坐標(biāo)系XOY面投影與X軸正方向的夾角，β為激光出光軸與其在XOY面的投影線的夾角。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2具體包括以下子步驟：

步驟2.1，在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系內(nèi)將激光光斑質(zhì)心坐標(biāo)由激光發(fā)射參考點(diǎn)為中心轉(zhuǎn)到以衛(wèi)星質(zhì)心為中心，得到激光光斑質(zhì)心在以衛(wèi)星質(zhì)心為中心的本體坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；具體的，在步驟2.1中，根據(jù)下式(2.1)在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系內(nèi)將激光光斑質(zhì)心由激光發(fā)射參考點(diǎn)為中心轉(zhuǎn)到以衛(wèi)星質(zhì)心為中心，并得到激光光斑質(zhì)心在以衛(wèi)星質(zhì)心為中心的本體坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)：

${\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]}_{BOD}=\[{\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_{ref}\\ {\mathrm{\ΔY}}_{ref}\\ {\mathrm{\ΔZ}}_{ref}\end{array}\right)}_{BOD}+{\mathrm{\ρ}}_0\left(t\right){\left(\begin{array}{c}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\α}\\ \cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}\\ \sin \mathrm{\β}\end{array}\right)}_{BOD}\]---\left(2.1\right)$

其中，表示激光光斑質(zhì)心在以衛(wèi)星質(zhì)心為中心的衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中激光發(fā)射參考點(diǎn)相對(duì)于衛(wèi)星質(zhì)心間的位置偏移量；為激光光斑質(zhì)心在以激光發(fā)射參考點(diǎn)為中心的衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，其中，ρ₀(t)為激光測(cè)距值，ρ₀(t)＝c*Δt/2，c是光速，Δt是激光脈沖的飛行時(shí)間，α為激光出光軸在本體坐標(biāo)系XOY面投影與X軸正方向的夾角，β為激光出光軸與其在XOY面的投影線的夾角；

步驟2.2，將通過步驟2.1得到的激光光斑質(zhì)心在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)從衛(wèi)星本體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到ICRF慣性坐標(biāo)系，得到激光光斑質(zhì)心在ICRF慣性坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；具體的，在步驟2.2中，根據(jù)下式(2.2)將激光光斑質(zhì)心在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)從衛(wèi)星本體(Body)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到ICRF慣性坐標(biāo)系，得到激光光斑質(zhì)心在ICRF慣性坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)：

${\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]}_{ICRF}=R_{BOD}^{ICRF}{\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]}_{BOD}---\left(2.2\right)$

其中，為激光光斑質(zhì)心在以衛(wèi)星質(zhì)心為中心的本體坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)，為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到ICRF慣性坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，為激光光斑質(zhì)心在ICRF慣性坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

步驟2.3，將通過步驟2.2得到的激光光斑質(zhì)心在ICRF慣性坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)從ICRF慣性坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到ITRF地固坐標(biāo)系，得到激光光斑質(zhì)心在ITRF地固坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；具體的，根據(jù)下式(2.3)將通過步驟2.2得到的激光光斑質(zhì)心在ICRF慣性坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)從ICRF慣性坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到ITRF(The International Terrestrial Reference Frame)地固坐標(biāo)系，得到激光光斑質(zhì)心在ITRF地固坐標(biāo)系中的坐標(biāo)：

${\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]}_{ITRF}=R_{ICRF}^{ITRF}{\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]}_{ICRF}---\left(2.3\right)$

其中，為激光光斑質(zhì)心在ICRF慣性坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，為ICRF慣性坐標(biāo)系到ITRF地固坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，為激光光斑質(zhì)心在ITRF地固坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

步驟2.4，基于通過步驟2.3得到的激光光斑質(zhì)心在ITRF地固坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)和衛(wèi)星平臺(tái)質(zhì)心在ITRF坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，構(gòu)建星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型；構(gòu)建的星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型如下式(2.4)所示：

${\left(\begin{array}{c}{X}_{spot}\\ Y_{spot}\\ Z_{spot}\end{array}\right)}_{ITRF}={\left(\begin{array}{c}{X}_s\\ Y_s\\ Z_s\end{array}\right)}_{ITRF}+{\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]}_{ITRF}$

其中，

為基于所述星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型計(jì)算得到的地面激光光斑質(zhì)心在ITRF坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，為衛(wèi)星平臺(tái)質(zhì)心在ITRF坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，為激光光斑質(zhì)心在ITRF地固坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

將步驟2.1、2.2、2.3中的公式(2.1)、(2.2)、(2.3)代入上式(2.4)，得到如下式所示的星載激光測(cè)高儀幾何檢校模型：

${\left(\begin{array}{c}{X}_{spot}\\ Y_{spot}\\ Z_{spot}\end{array}\right)}_{ITRF}={\left(\begin{array}{c}{X}_s\\ Y_s\\ Z_s\end{array}\right)}_{ITRF}+R_{ICRF}^{ITRF}{R}_{BOD}^{ICRF}\[{\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{X}_{ref}\\ {\mathrm{\ΔY}}_{ref}\\ {\mathrm{\ΔZ}}_{ref}\end{array}\right)}_{BOD}+{\mathrm{\ρ}}_0\left(t\right){\left(\begin{array}{c}cos\mathrm{\β}cos\mathrm{\α}\\ cos\mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}\\ \sin \mathrm{\β}\end{array}\right)}_{BOD}\].$

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形數(shù)據(jù)優(yōu)選的采用高精度DEM地形數(shù)據(jù)。

9.一種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)由處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，執(zhí)行上述任一權(quán)利要求所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)由處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，執(zhí)行上述任一權(quán)利要求所述的方法。