一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113009478A(43)申请公布日2021.06.22(21)申请号202110224683.9(22)申请日2021.03.01(71)申请人中山大学地址510275广东省广州市海珠区新港西路135号(72)发明人王小青姚晓楠黄海风(74)专利代理机构深圳市创富知识产权代理有限公司44367代理人高冰(51)Int.Cl.G01S13/88(2006.01)G01C21/20(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图2页(54)发明名称一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法(57)摘要本发明公开了一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，包括：构建星载环扫多普勒散射计的多普勒估计误差与姿态和斜距误差关系模型，得到关系模型；获取雷达信号并根据雷达信号估计多普勒误差计算多普勒中心估计值；通过卫星参数和高程模型等数据计算多普勒中心理论值，根据结合估计值计算得到多普勒估计误差；根据关系模型和多普勒估计误差，得到星载环扫多普勒散射计的姿态误差和斜距误差。本发明可以在不增加其他测量设备的情况下大幅提高斜距和姿态角误差精度，从而减少最终的海面流速测量误差。本发明作为一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，可广泛应用于卫星遥感数据处理领域。CN113009478ACN113009478A权利要求书1/2页1.一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，包括以下步骤：构建星载环扫多普勒散射计的多普勒估计误差与姿态和斜距误差关系模型，得到关系模型；获取雷达信号并根据雷达信号估计多普勒误差，得到多普勒估计误差；根据关系模型和多普勒估计误差，得到星载环扫多普勒散射计的姿态误差和斜距误差。2.根据权利要求1所述一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，所述姿态包括俯仰角、横滚角和偏航角。3.根据权利要求2所述一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，所述关系模型包括存在斜距误差情况下的多普勒误差模型、存在俯仰角情况下的多普勒误差模型、存在横滚角情况下的多普勒误差模型和存在偏航角情况下的多普勒误差模型。4.根据权利要求3所述一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，存在斜距误差ΔR情况下的多普勒误差模型的表达式如下：其中，为方位角，θ表示雷达入射角，v表示雷达载体前进速度，λ表示雷达波长，V＝[vx,vy,vz]表示卫星速度矢量，Rs表示卫星距地心距离，R为目标斜距，ωe表示地球自转角速‑5度标量，ωe＝7.292erad/s，[xe,ye,ze]表示地球自转角速度ω分别在x轴、y轴和z轴上对应的分量。5.根据权利要求4所述一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，存在俯仰角α情况下的多普勒误差模型的表达式如下：其中，α为俯仰角。6.根据权利要求5所述一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，存在横滚角β情况下的多普勒误差模型的表达式如下：其中，β为横滚角。7.根据权利要求6所述一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，存在偏航角γ情况下的多普勒误差模型的表达式如下：其中，γ为偏航角。8.根据权利要求7所述一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，所述获取雷达信号并根据雷达信号估计多普勒误差，得到多普勒估计误差这一步2CN113009478A权利要求书2/2页骤，其具体包括：获取雷达回波信号并基于最优估计法对多普勒中心进行估计，得到多普勒中心估算值；获取卫星参数、斜距、地球模型和高程模型并根据卫星参数、斜距、地球模型和高程模型，得到多普勒中心理论值；将多普勒中心估算值减去多普勒中心理论值，得到多普勒估计误差。9.根据权利要求8所述一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法，其特征在于，所述根据关系模型和多普勒估计误差，得到星载环扫多普勒散射计的姿态误差和斜距误差这一步骤，其具体包括：根据每个方位角获取的雷达回波信号计算对应的多普勒估计误差；基于多普勒估计误差和关系模型联立方程组；基于最小二乘法求解方程组得到俯仰角误差、横滚角误差、偏航角误差和斜距误差。3CN113009478A说明书1/10页一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法技术领域[0001]本发明属于卫星遥感数据处理领域，尤其涉及一种星载环扫多普勒散射计的姿态和斜距误差估计方法。背景技术[0002]基于环扫多普勒散射计信息进行海洋洋流测速是目前海洋遥感领域的研究热点，也是未来实现大面积高分辨流场测量的重要技术手段，对于星载多普勒散射计来讲，若要满足表面流速误差小于5cm/s，轨道高度误差要小于20m，姿态误差