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椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响

杨驰 胡文怡 罗敏 孙莹莹 周辉

杨驰, 胡文怡, 罗敏, 孙莹莹, 周辉. 椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 717003-0717003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0717003
引用本文: 杨驰, 胡文怡, 罗敏, 孙莹莹, 周辉. 椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 717003-0717003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0717003
Yang Chi, Hu Wenyi, Luo Min, Sun Yingying, Zhou Hui. Effect of elliptic Gaussian footprint on range and range error for satellite laser altimeter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 717003-0717003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0717003
Citation: Yang Chi, Hu Wenyi, Luo Min, Sun Yingying, Zhou Hui. Effect of elliptic Gaussian footprint on range and range error for satellite laser altimeter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 717003-0717003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0717003

椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响

doi: 10.3788/IRLA201645.0717003
基金项目: 

基础测绘科技计划(212000169);测绘地理信息公益性行业专项(201412007,201512016);上海航天科技创新基金(SAST201422);民用航天科研工程项目子课题(240100040)

详细信息
    作者简介:

    杨驰(1993-),男,硕士生,主要从事激光测高仪数据处理方面的研究。Email:529146376@qq.com

    通讯作者: 周辉(1979-),男,副教授,博士,主要从事激光遥感、激光测距和激光合作目标技术等方面的研究。Email:abidingrnyself@163.com
  • 中图分类号: TN249

Effect of elliptic Gaussian footprint on range and range error for satellite laser altimeter

  • 摘要: 光束空间分布是影响星载激光测高仪测距指标的重要因素。根据星载激光测高仪接收脉冲回波分布特点,通过对椭圆高斯足印及线性目标的理论建模,基于接收脉冲回波信号时间重心及其方差的基本定义,构建了椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响模型。以GLAS星载激光测高仪为输入条件,利用数值仿真分析的方法,针对倾斜度和粗糙度分别为(3,1.7 m)、(12.5,8.9 m)和(28.2,14.5 m)的三种典型观测目标,系统论述了椭圆高斯足印的椭圆率与方位角对测距值及其误差的影响规律。结果表明,激光测距值基本与椭圆高斯足印的椭圆率和方位角无关,其测距值余量最大值不超过1 mm,但是,激光测距误差会随着椭圆高斯足印的椭圆率和方位角的增加产生起伏变化,其测距误差余量最大值达到了47.04 cm。所得结论对于星载激光测高仪的硬件设计和性能评估具有一定实际应用价值。
  • [1] Chen Shuhang, Li Zile, Chen Mengzhu, et al. Influence of atmospheric multiple scattering effects on the range bias for satellite laser altimeter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(9):2522-2526. (in Chinese)陈舒杭, 李子乐, 陈梦竹, 等. 大气多次散射效应对星载激光测高仪测距偏差值的影响[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(9):2522-2526.
    [2] Ma Yue, Li Song, Zhou Hui, et al. Noise suppression method for received waveform of satellite laser altimeter based on adaptive filter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(12):3263-3268. (in Chinese)马跃, 李松, 周辉, 等. 利用自适应滤波星载激光测高仪回波噪声抑制方法[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(12):3263-3268.
    [3] Huang H, Wynne R H. Simulation of lidar waveforms with a time-dependent radiosity algorithm[J]. Canadian Journal of Remote Sensing, 2013, 39(S1):S126-S138.
    [4] Gardner C S. Ranging performance of satellite laser altimeters[J]. IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing, 1992, 30(5):1061-1072
    [5] Dolan K A, Hurtt G C, Chambers J Q, et al. Using ICESat's geoscience laser altimeter system(GLAS) to assess large-scale forest disturbance caused by hurricane Katrina[J]. Remote Sensing of Environment, 2011, 115(1):86-96.
    [6] Brenner A C, Zwally H J, Bentley C R, et al. The algorithm theoretical basis document for the derivation of range and range distributions from laser pulse waveform analysis for surface elevations, roughness, slope, and vegetation heights[R]. US:NASA Goddard Space Flight Center, 2012.
    [7] Ma Yue, Li Song, Zhou Hui, et al. Effect of system parameters on ranging and pulse width in Ocean sateIlite Iaser aItimeter system[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(3):813-820. (in Chinese)马跃, 李松, 周辉, 等. 系统参数对激光测高仪海洋测距和回波脉宽影响[J]. 光学精密工程, 2013, 21(3):813-820.
    [8] Ma Yue, Yang Fanlin, Lu Xiushan, et al. Elevation error analysis of spaceborne laser altimeter for earth observation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(3):1042-1047. (in Chinese)马跃, 阳凡林, 卢秀山, 等. 对地观测星载激光测高系统高程误差分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(3):1042-1047.
    [9] Abshire J B, Sun X, Riris H, et al. Geoscience laser altimeter system(GLAS) on the ICESat mission:on-orbit measurement performance[J]. Geophysical Research Letters, 2005, 32, L21S02-1-4.
    [10] Jiang Haijiao. Statistical properties of high repetition rate pulse laser radar range and its image quality evaluation[D]. Nanjing:Nanjing University of Science Technology, 2013. 姜海娇, 高重频脉冲激光雷达测距系统统计特性及其像质评价[D]. 南京:南京理工大学. 2013.
    [11] Gardner C S. Target signatures for laser altimeters:an analysis[J]. Applied Optics, 1982, 21(3):448-453.
    [12] Sun X L, Abshire J B, McGarry J F, et al. Space lidar developed at the NASA goddard space flight center-The First 20 Years[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2013, 6(3):1660-1675.
    [13] Fowler D K, Haran T M, McAllister M, et al. Enhancements for the geoscience laser altimeter system(GLAS) data products and services[C]//AGU Fall Meeting Abstracts. 2014, 1:0290.
  • [1] 朱天豪, 周辉, 石岩, 张千胤.  星载激光测高仪多模式回波参数提取方法(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210836-1-20210836-11. doi: 10.3788/IRLA20210836
    [2] 孙俊灵, 马鹏阁, 郭清源, 韩红印, 李伟, 陶然.  低信噪比下机载平台多脉冲激光测距机目标回波降噪算法 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20210005-1-20210005-9. doi: 10.3788/IRLA20210005
    [3] 谢俊峰, 刘仁, 王宗伟, 莫凡, 窦显辉.  高分七号星载激光测高仪在轨几何检校与精度评估 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20200396-1-20200396-11. doi: 10.3788/IRLA20200396
    [4] 程勇, 刘旭, 谭朝勇, 王赛, 韦尚方.  星载激光测高仪固体激光器技术研究与发展 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20201046-1-20201046-10. doi: 10.3788/IRLA20201046
    [5] 左志强, 唐新明, 李国元, 李松.  GF-7星载激光测高仪全波形自适应高斯滤波 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20200251-1-20200251-11. doi: 10.3788/IRLA20200251
    [6] 李泓成, 周辉, 李松, 马跃, 王玥.  面向ICESat-2单光子激光雷达的陆地目标测距误差分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20200247-1-20200247-8. doi: 10.3788/IRLA20200247
    [7] 张海峰, 龙明亮, 邓华荣, 程志恩, 张忠萍.  多望远镜信号接收的激光测距系统探测能力 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 906002-0906002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0906002
    [8] 黄民双, 刘晓晨, 马鹏.  脉冲飞行时间激光测距系统中周期误差补偿 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 317004-0317004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0317004
    [9] 姚宗辰, 张合, 张祥金, 黄正祥, 岳连永.  探测距离对激光定距引信探测能力影响的分析与评价 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 303005-0303005(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0303005
    [10] 李国元, 唐新明, 樊文锋, 窦显辉, 马跃.  基于地面红外探测器的星载激光测高仪在轨几何定标 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1117004-1117004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1117004
    [11] 李少辉, 周辉, 倪国强.  基于星载激光测高仪多模式回波的激光测距修正值分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1006001-1006001(8). doi: 10.3788/IRLA201759.1006001
    [12] 李旭, 彭欢, 王春辉.  星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520001-0520001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0520001
    [13] 穆生博, 宋俊儒, 李洋, 焦文春.  星载激光测距仪扩束系统的高精度装调 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 306006-0306006(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0306006
    [14] 周辉, 李松, 王良训, 涂兰芬.  单次大气散射效应对星载激光测高仪接收脉冲回波的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 106002-0106002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0106002
    [15] 马跃, 阳凡林, 易洪, 李松.  对地观测星载激光测高仪在轨姿态系统误差检校方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2401-2405.
    [16] 王良训, 周辉, 李子乐, 刘国根, 王虹, 王雅培.  面向星载激光测高仪的陆地目标响应函数仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3424-3430.
    [17] 马跃, 阳凡林, 卢秀山, 冯成凯, 李松.  对地观测星载激光测高系统高程误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1042-1047.
    [18] 周辉, 李松, 王良训, 郑国兴.  噪声对星载激光测高仪测距误差的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2256-2261.
    [19] 马跃, 李松, 翁寅侃, 周辉.  星载激光测高仪大气干项延迟校正 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 909-914.
    [20] 周辉, 李松, 明先顺, 陈舒杭, 陈梦竹, 胡磊.  激光高度计接收脉冲回波信号分析器 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2042-2047.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-24
  • 修回日期:  2015-12-27
  • 刊出日期:  2016-07-25

椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响

doi: 10.3788/IRLA201645.0717003
    作者简介:

    杨驰(1993-),男,硕士生,主要从事激光测高仪数据处理方面的研究。Email:529146376@qq.com

    通讯作者: 周辉(1979-),男,副教授,博士,主要从事激光遥感、激光测距和激光合作目标技术等方面的研究。Email:abidingrnyself@163.com
基金项目:

基础测绘科技计划(212000169);测绘地理信息公益性行业专项(201412007,201512016);上海航天科技创新基金(SAST201422);民用航天科研工程项目子课题(240100040)

  • 中图分类号: TN249

摘要: 光束空间分布是影响星载激光测高仪测距指标的重要因素。根据星载激光测高仪接收脉冲回波分布特点,通过对椭圆高斯足印及线性目标的理论建模,基于接收脉冲回波信号时间重心及其方差的基本定义,构建了椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响模型。以GLAS星载激光测高仪为输入条件,利用数值仿真分析的方法,针对倾斜度和粗糙度分别为(3,1.7 m)、(12.5,8.9 m)和(28.2,14.5 m)的三种典型观测目标,系统论述了椭圆高斯足印的椭圆率与方位角对测距值及其误差的影响规律。结果表明,激光测距值基本与椭圆高斯足印的椭圆率和方位角无关,其测距值余量最大值不超过1 mm,但是,激光测距误差会随着椭圆高斯足印的椭圆率和方位角的增加产生起伏变化,其测距误差余量最大值达到了47.04 cm。所得结论对于星载激光测高仪的硬件设计和性能评估具有一定实际应用价值。

English Abstract

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