专利名称：月球激光高度计在轨探测数据误差分析的方法
技术领域：
本发明涉及一种月球在轨探测数据的误差处理方法，尤其涉及CE-I号携带的激光高度计在轨探测数据的误差分析方法。
背景技术：
2007年10月M日，我国首颗绕月探测卫星嫦娥一号在西昌卫星发射中心发射升空，运行在距月球表面200 km的圆形极轨道上执行科学探测任务。卫星搭载了八种科学探测仪器(即有效载荷)。获取全月面三维影像图是嫦娥一号的首要科学任务，卫星上搭载的激光高度计是实现获取月球表面三维影像的一个重要载荷，实现了卫星星下点月表地形高度数据的获取，为月球表面三维影像的获取提供服务。目前只有美国 Clementine、Apollol5、Apollol6、Apollol7、日本的 SELENE 和我国的“嫦娥一号(CE-1)”卫星对月球表面进行过激光测距。但Clementine激光高程采样点缺少南北极士 75°以上区域的有效数据；而在SELENE之前，超过86°的高纬度地区没有高度测量数据，只有SELENE和CE-I的激光探测数据覆盖了全月面。“嫦娥一号”探月卫星的成功发射和运行是我国第一次探测距离地球40万千米范围内的月球空间环境。地-月空间环境将是我国未来开展空间活动的重要场所，而在这一空间区域中，存在着宇宙射线、太阳耀斑和日冕物质抛射等的强烈活动，常伴随着巨大的空间辐射能量和高能粒子的突然释放。正是由于“嫦娥一号”探月卫星工作在上述比较恶劣的空间环境中，空间环境中不确定的热环境、电磁环境，以及空间高能粒子的轰击和中子辐射，特别是随时可能发生的空间电磁风暴等不仅会影响探月卫星的控制精度，而且会对探月卫星上携带的各种有效载荷(月球观测仪器)带来明显的测量误差，降低测量的可靠性和测量精度，由于仪器系统噪声、月表地形起伏、卫星轨道与姿态测量等多个环节的影响，激光高度计原始测高数据中不可避免地含有误差。通过一系列的数据处理，主要包括无效数据的剔除、系统校正、几何定位和高程解算等得到的2B级科学数据又可能引入新的处理误差。对CE-I激光高度计在轨月球高程探测数据的误差分析国内外还没有进行，特别是在 SELENE和CE-I之前月球激光高度计全极区高程数据未实现探测，因此有必要对月球高程探测数据中月球极区高程数据进行误差分析和研究，为进一步分析月球两极区误差的来源提供一定的科学依据。
发明内容
本发明提出了一种月球激光高度计在轨探测数据误差分析的方法，该处理方法能够对月球高程海量数据中测量重复点较快地进行搜索与数据的处理，并且对月球南北半球相同纬度区的测量数据可以进行对比分析，给出月球高程误差处理后残差与标准差的分布情况。为进一步分析激光高度计测量误差的来源提供依据。本发明采用如下技术方案一种月球激光高度计在轨探测数据误差分析的方法， 包括如下步骤获取激光高度计高程数据文件我国嫦娥一号卫星的轨迹是极圆月轨道，轨迹为一绕月圆周。搭载的激光高度计每隔一秒钟采样一个高程点数据，激光高度计在嫦娥一号探月期间的科学探测数据一共1400轨，形成1400个轨道文件，所述轨道文件信息包括激光高度计的高程采样时间、采样点的月球经度、纬度、高程数据信息。 步骤1 从月球激光高度计测得的1400个轨道文件中分别选出属于W17区域内的高程点数据记录，11为区域下边界，ll=60+sUp* (i-1),单位为纬度，111 >60 φ 为区域上边界，力单位为纬度，且力7系90’ step为步长且对印功.1，i=l, 2’ 3，…，JOi ，得到对纬度为60°、0°月球表面分割形成的300个区域及分别对应于300个区域的高程点的数据记录；同时，
从月球激光高度计测得的1400个轨道文件中分别选出属于区域内的高程点数据记录，12为区域下边界，12=-60-st印*i,单位为纬度，且^？彡-90 Φ2为区域上边界， h2=-60~step* (i-1),单位为纬度，且力2 < -60, step 为步长且 st印=0. 1, i=l, 2’ 3，…， JOi ，得到对纬度为-60° -90°月球表面分割形成的300个区域及分别对应于300个区域的高程点的数据记录；
步骤2 逐个搜索每个区域中重复测量点，在每个区域中搜索重复测量点的方法为 步骤2.1分别将各个区域作为待处理区域，令A =1， 步骤2. 2选取待处理区域中的任意一个高程点，
步骤2. 3找出到所选取的高程点之间的球面距离小于200米的待处理区域中的所有高程点，并将所述所有高程点及所述所选取的一个高程点作为1个重复测量点点集
q，~表示第A个重复测量点点集，再将重复测量点点集 中的高程点从待处理区域中移
除，否则，如果待处理区域中任意剩余点之间的距离大于200米，同时，令当前左=#，则重复测量点搜索完毕， 所述球面距离i为
权利要求
1. 一种月球激光高度计在轨探测数据误差分析的方法，其特征在于，具体步骤如下 步骤1 从月球激光高度计测得的1400个轨道文件中分别选出属于W17区域内的高程点数据记录，77为区域下边界，ll=60+sUp* (i-1),单位为纬度， 11 > 60 φ 为区域上边界，hl=60+step*i,萆佐为练葭，Ihl《90，step为步长且对卬功.1, i=l, 2，3，…， JOi ，得到对纬度为60°、0°月球表面分割形成的300个区域及分别对应于300个区域的高程点的数据记录；同时，从月球激光高度计测得的1400个轨道文件中分别选出属于区域内的高程点数据记录，12为区域下边界，12=-60-st印*i,单位为纬度，且^？彡-90 Φ2为区域上边界， h2=-60~step* (i-1),单位为纬度，且力2 < -60, step 为步长且 st印=0. 1, i=l, 2’ 3，…， JOi ，得到对纬度为-60° -90°月球表面分割形成的300个区域及分别对应于300个区域的高程点的数据记录；步骤2 逐个搜索每个区域中重复测量点，在每个区域中搜索重复测量点的方法为 分别将各个区域作为待处理区域，令A =1， 选取待处理区域中的任意一个高程点，找出到所选取的高程点之间的球面距离小于200米的待处理区域中的所有高程点，并将所述所有高程点及所述所选取的一个高程点作为1个重复测量点点集表示第A个重复测量点点集，再将重复测量点点集 中的高程点从待处理区域中移除，否则，如果待处理区域中任意剩余点之间的距离大于200米，同时，令当前左=#，则重复测量点搜索完毕， 所述球面距离i为d = i xarccos[cos θχ Xcosi13 x cos(我-為)+ sin θ χ sin S2]W为将参考椭球体作为正球体的球体半径，= ,终马分别为球面上两点纬度；我，Φ,分别为球面上两点的经度， 令左=左+1，返回步骤2. 2，步骤3 逐个计算各个区域的残差和标准差，计算各个区域的残差和标准差的方法为 计算当前存在于待计算区域中的各个重复测量点点集中的高程点的均值&和残差ν ，其中，重复测量点点集a中的高程点的均值；二为点集a中的第J·个点
全文摘要
本发明公开了一种用于月球激光高度计在轨探测极区数据误差分析的方法，该方法包括步骤将激光高度计所测月球海量高程数据按纬度进行区域划分；在所划分的各个区域中搜索高程测量重复点点集；对搜索到的测量重复点集进行粗差的剔除、残差和标准差的计算；对月球南北纬相同纬度区的的高程数据处理结果进行对比，分析误差分布特点。该处理方法能够对月球高程海量数据中测量重复点较快地进行搜索与数据的处理，并且对月球南北极区相同纬度区的测量数据进行对比分析，给出月球高程数据误差处理后残差与标准差的分布情况。为进一步分析激光高度计测量误差的来源提供依据，为探月卫星携带的各种有效载荷的设计在精度要求上提供理论指导和参考数据。
文档编号G01C5/00GK102313533SQ201110213398
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者宋爱国, 平劲松, 李会军, 王东霞 申请人:东南大学