CN117908019A - 一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法 - Google Patents

一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117908019A
CN117908019A CN202410317518.1A CN202410317518A CN117908019A CN 117908019 A CN117908019 A CN 117908019A CN 202410317518 A CN202410317518 A CN 202410317518A CN 117908019 A CN117908019 A CN 117908019A
Authority
CN
China
Prior art keywords
deviation
track
vertical
along
difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202410317518.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117908019B (zh
Inventor
刘乾坤
许可
蒋茂飞
王佳明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Space Science Center of CAS
Original Assignee
National Space Science Center of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Space Science Center of CAS filed Critical National Space Science Center of CAS
Priority to CN202410317518.1A priority Critical patent/CN117908019B/zh
Publication of CN117908019A publication Critical patent/CN117908019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117908019B publication Critical patent/CN117908019B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/882—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for altimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C13/00—Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/003—Bistatic radar systems; Multistatic radar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V7/00—Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting
    • G01V7/16—Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting specially adapted for use on moving platforms, e.g. ship, aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本申请提供了一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法，所述系统包括：沿轨向处理模块：用于对测高数据按单星分别沿轨迹方向进行差分处理，粗差剔除后计算沿轨向垂线偏差信息；交轨向处理模块：用于对测高数据跨编队卫星相邻轨迹向进行差分处理，粗差剔除后计算交轨向垂线偏差信息；垂线偏差数据筛选模块：用于将沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并，筛选出用于解算对应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据；和垂线偏差分量解算模块：用于基于最小二乘原理，解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量。本申请的优势在于：可在较短时间内实现全球大部分海域的高分辨率海面高坡度测量和高分辨率垂线偏差解算。

Description

一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法
技术领域
本申请属于海洋遥感测绘领域，具体涉及一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法。
背景技术
雷达高度计（Radar Altimeter）是一种重要的主动式微波遥感器，搭载于海洋遥感卫星上，通过向海面发射雷达脉冲信号并接收回波信号来获取海面高度(Sea SurfaceHeight, SSH)、有效波高、风速等海洋观测数据。从卫星高度计的海面高数据中提取海洋大地水准面和垂线偏差等重力相关参量，可以进一步反演出海洋重力场。卫星测高具有快速的全球覆盖能力，能够从空间大范围地获取全球海洋重力场信息，大大提高了人类对海洋认识的广度和深度。相比于传统的重力探测手段（如船测、机载），卫星测高技术在几个月内就可以完成过去一个世纪的工作量；相比于重力卫星，卫星测高可以获得全球范围内的高分辨率海洋重力场。因此，卫星雷达高度计成为目前构建高精度高分辨率的全球海洋重力场模型的最有效手段。
仅依靠单颗卫星高度计测量很难同时获得高精度和高分辨率的全球海洋重力场 信息。国内外学者采用多颗测高卫星融合反演海洋重力场的方法构建了一系列的全球海洋 重力场模型，联合当前所有可用的卫星测高数据反演得到的最新版本全球海洋重力场模型 达到分辨率和优于2 毫伽精度。然而，这里所谓的分辨率是插值得到的网 格，并非真正的分辨率，其实际可解析的波长约为16km。这已经是现有卫星高度计 观测模式下反演海洋重力场的极限。
为了实现更高精度（如毫伽级）和更高分辨率（如真实的）的全球海洋重力 场探测，一些专家提出了雷达高度计卫星编队测量模式。垂线偏差被定义为大地水准面高 的梯度，常用海面高的坡度近似计算，通常表示为南北分量和东西分量。垂线偏差法是目前 卫星高度计反演海洋重力场的最常用方法，通过雷达高度计卫星编队飞行测量，可同时获 取星下点海平面沿轨向和交轨向坡度信息，在较短时间内实现全球大部分海域的高分辨率 海面高坡度测量，为海洋重力场的精确确定提供高分辨率的垂线偏差数据。然而，现有技术 还没有关于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算方法，当前仍缺乏一个基于雷达高度计编 队测量的垂线偏差解算方法。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术的垂线偏差解算方法精度和分辨率不高的缺陷。
为了实现上述目的，本申请提出了一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，所述系统包括：
沿轨向处理模块：用于对卫星雷达高度计的测高数据按单星分别沿轨迹方向进行差分处理，粗差剔除后计算沿轨向垂线偏差信息；
交轨向处理模块：用于对卫星雷达高度计的测高数据跨编队卫星相邻轨迹向进行差分处理，粗差剔除后计算交轨向垂线偏差信息；
垂线偏差数据筛选模块：用于将沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并，根据垂线偏差分量解算的格网中心位置和搜索半径，筛选出用于解算对应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据；和
垂线偏差分量解算模块：用于将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘原理，解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量。
作为上述系统的一种改进，所述沿轨向处理模块的处理过程包括：
步骤A1：对卫星雷达高度计的测高数据按单星分别沿轨迹方向计算相邻两点之间的时间差、经度差、纬度差和海面高差，并计算相邻两点之间的球面距离；
步骤A2：根据沿轨迹方向相邻两点之间时间差和距离，剔除因轨迹星下点经过陆地和岛屿导致的海面高差异常值，同时对超出设定范围的海面高差进行剔除；
步骤A3：利用剔除粗差后的测高数据计算沿轨向垂线偏差的时间、经度、纬度、坡度、方位角和精度。
作为上述系统的一种改进，所述交轨向处理模块的处理过程包括：
步骤B1：通过卫星周期编号、弧段编号以及观测时间等时空信息，跨编队卫星飞行相邻轨迹方向对雷达高度计的测高数据进行交轨向匹配；
步骤B2：对交轨向配对的卫星雷达高度计的测高数据计算相邻两点之间的时间差、经度差、纬度差和海面高差，并计算相邻两点之间的球面距离；
步骤B3：根据跨轨迹方向相邻两点之间时间差和距离，剔除因经过陆地和岛屿导致的海面高差异常值，同时对超出设定范围的海面高差进行剔除；
步骤B4：利用剔除粗差后的测高数据计算交轨向垂线偏差的时间、经度、纬度、坡度、方位角和精度。
作为上述系统的一种改进，计算相邻两点之间的时间差、经度差、纬度差、海面高差和球面距离的公式为：
其中，表示相邻两点之间的时间差；表示相邻两点之间的经度差；表示相 邻两点之间的纬度差；h表示相邻两点之间的海面高差，表示； 分别表示相邻两点第i点和第j点的时间、经度、纬度和海 面高；表示地球平均半径。
作为上述系统的一种改进，计算垂线偏差的时间、经度、纬度、坡度、方位角和精度的公式为：
其中，表示垂线偏差的时间；表示垂线偏差的经度；表示垂线偏差的 纬度；表示垂线偏差的坡度；表示垂线偏差的方位角；表示垂线偏差的精度；分别表示相邻两点第i点和第j点的精度。
作为上述系统的一种改进，根据评估指定固定值，或基于高度计数据计算 得到。
作为上述系统的一种改进，所述垂线偏差数据筛选模块的处理过程包括：
步骤C1：将同一卫星编队航次测量的沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并；
步骤C2：根据观测数据分布均匀性确定格网中心位置，根据产品分辨率确定搜索距离；
步骤C3：根据格网中心位置和搜索距离，从合并的垂线偏差数据中筛选出解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据。
作为上述系统的一种改进，所述垂线偏差分量解算模块的处理过程包括：
步骤D1：根据沿/交轨向垂线偏差的精度值以及到网格点的距离，计算用于解算该网格点垂线偏差分量的有效数据的各自加权因子；
垂线偏差的权值设置为：
或
其中，表示垂线偏差到该网格点的距离；表示垂线偏差的标准差；
步骤D2：将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘法解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量；
设定网格点附近一定海域范围内存在个沿轨迹垂线偏差数据，则沿/交轨向垂 线偏差与垂线偏差分量平均值的观测方程为：
其中，、和分别表示第个观测点的沿/交轨向垂线偏差坡度、残差和方位 角；和表示该网格点南北分量和东西分量平均值；
根据最小二乘的基本原理解算出垂线偏差南北分量和东西分量在格网上的平均 值和。
本申请还提供一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算方法，基于上述系统实现，所述方法包括：
步骤S1：读入编队测量卫星雷达高度计的测高数据，剔除测高数据中的异常值；
步骤S2：通过卫星周期编号、弧段编号以及观测时间信息，跨编队卫星飞行相邻轨迹方向对雷达高度计的测高数据进行交轨向匹配，判断是否编队测量交轨向，若是，调用交轨向处理模块，对卫星雷达高度计的测高数据跨编队卫星相邻轨迹向进行差分处理，粗差剔除后计算交轨向垂线偏差信息；若否，调用沿轨向处理模块，对卫星雷达高度计的测高数据按单星分别沿轨迹方向进行差分处理，粗差剔除后计算沿轨向垂线偏差信息；
步骤S3：调用垂线偏差数据筛选模块将同一卫星编队航次测量的沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并；根据观测数据分布均匀性确定格网中心位置，根据产品分辨率确定搜索距离；根据格网中心位置和搜索距离，从合并的垂线偏差数据中筛选出解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据；
步骤S4：调用垂线偏差分量解算模块将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘原理，解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量。
与现有技术相比，本申请的优势在于：
1、通过对雷达高度计编队测量的卫星海面高数据进行交轨向处理，能够解决困扰已久的垂线偏差精度差，有效提高东西分量精度；
2、通过对雷达高度计编队测量的卫星海面高数据进行沿轨向处理和交轨向处理，同时提取出高精度的垂线偏差南北分量和东西分量信息，可在较短时间内实现全球大部分海域的高分辨率垂线偏差解算。
附图说明
图1所示为基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统结构图；
图2所示为基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的技术方案进行详细的说明。
本申请提出的基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法，不仅使用于双星编队，也适用于其他多星编队，通过对雷达高度计编队测量的卫星海面高数据进行沿轨向处理和交轨向处理，在较短时间内获取全球大部分海域的高分辨率海面高坡度信息，解算出高分辨率高精度的垂线偏差南北分量和东西分量。
实施例1
如图1所示，本申请提出一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，包括沿轨向处理模块、交轨向处理模块、垂线偏差数据筛选模块和垂线偏差分量解算模块。
各模块设计如下：
1、沿轨向处理模块：用于对卫星雷达高度计的测高数据（时间、经度、纬度、海面高）按单星分别沿轨迹方向进行差分处理，粗差剔除后计算沿轨向垂线偏差信息（时间、经度、纬度、坡度、方位角、精度）；
沿轨向处理模块的处理过程包括：
步骤1：沿轨向差分处理；对卫星雷达高度计的测高数据（时间、经度、纬度、海面 高）按单星分别沿轨迹方向计算相邻两点之间的时间差、经度差、纬度差和海面高 差，并计算相邻两点之间的球面距离；
式中， 分别表示相邻两点的时间、经度、纬度和海 面高；为地球平均半径。
步骤2：沿轨向粗差剔除；根据沿轨迹方向相邻两点之间时间差和距离，剔除因轨迹星下点经过陆地和岛屿等导致的海面高差异常值，同时对超出合理范围的海面高差进行剔除；
步骤3：沿轨向垂线偏差计算；利用剔除粗差后的测高数据计算沿轨向垂线偏差的时间、经度、纬度、坡度、方位角、精度；
式中，分别表示相邻两点的精度。（可以由外部评估指定固定值，也 可基于高度计数据计算）
2、交轨向处理模块：用于对卫星雷达高度计的测高数据（时间、经度、纬度、海面高）跨编队卫星相邻轨迹向进行差分处理，粗差剔除后计算交轨向垂线偏差信息（时间、经度、纬度、坡度、方位角、精度）；
交轨向处理模块的处理过程包括：
步骤1：交轨向匹配；通过卫星周期编号、弧段编号以及观测时间等时空信息，跨编队卫星飞行相邻轨迹方向对雷达高度计的测高数据进行交轨向匹配；
步骤2：交轨向差分处理；对交轨向配对的卫星雷达高度计的测高数据（时间、经度、纬度、海面高）计算相邻两点之间的时间差、经度差、纬度差和海面高差，并计算相邻两点之间的球面距离；
步骤3：交轨向剔除粗差；根据跨轨迹方向相邻两点之间时间差和距离，剔除因经过陆地和岛屿等导致的海面高差异常值，同时对超出合理范围的海面高差进行剔除；
步骤4：交轨向垂线偏差计算；利用剔除粗差后的测高数据计算交轨向垂线偏差的时间、经度、纬度、坡度、方位角和精度。
3、垂线偏差数据筛选模块：用于将沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并，根据垂线偏差分量解算的格网中心位置和搜索半径，筛选出用于解算对应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据；
垂线偏差数据筛选模块的处理过程包括：
步骤1：垂线偏差数据合并：将同一卫星编队航次测量的沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并；
步骤2：中心位置和搜索距离确定：根据观测数据分布均匀性确定格网中心位置，根据产品分辨率确定搜索距离；
步骤3：有效数据筛选：根据上一步骤确定的格网中心位置和搜索距离，从合并的垂线偏差数据中筛选出解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据。
4、垂线偏差分量解算模块：用于将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘原理，解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量。
垂线偏差分量解算模块的处理过程包括：
步骤1：加权因子计算：根据沿/交轨向垂线偏差的精度值以及到网格点的距离等，计算用于解算该网格点垂线偏差分量的有效数据的各自加权因子。
垂线偏差的权值设置为
或
式中，为垂线偏差到该网格点的距离；为垂线偏差的标准差。
步骤2：最小二乘解算：将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘法解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量。
若网格点附近一定海域范围内存在个沿轨迹垂线偏差数据，则沿/交轨向垂线 偏差与垂线偏差分量平均值的观测方程为
式中，、和分别为第个观测点的沿/交轨向垂线偏差坡度、残差和方位角； 为沿/交轨向垂线偏差数据的数目；和为该网格点南北分量和东西分量平均值。
根据最小二乘的基本原理：
解算出垂线偏差南北分量和东西分量在格网上的平均值和。
实施例2
如图2所示，本申请还提出一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算方法，基于上述系统实现，包括：
步骤1）读入编队测量卫星雷达高度计的测高数据，对数据进行编辑剔除测高数据中的异常值；
步骤2）通过卫星周期编号、弧段编号以及观测时间等时空信息，跨编队卫星飞行相邻轨迹方向对雷达高度计的测高数据进行交轨向匹配，判断是否编队测量交轨向，若是，进入交轨向处理模块；若否，进入沿轨向处理模块；
步骤3）沿轨向处理模块对卫星雷达高度计的测高数据（时间、经度、纬度、海面高）按单星分别沿轨迹方向进行差分处理，粗差剔除后计算沿轨向垂线偏差信息（时间、经度、纬度、坡度、方位角、精度）；
步骤4）交轨向处理模块对卫星雷达高度计的测高数据（时间、经度、纬度、海面高）跨编队卫星相邻轨迹向进行差分处理，粗差剔除后计算交轨向垂线偏差信息（时间、经度、纬度、坡度、方位角、精度）；
步骤5）垂线偏差数据筛选模块将同一卫星编队航次测量的沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并；
步骤6）中心位置和搜索距离确定：垂线偏差数据筛选模块根据观测数据分布均匀性确定格网中心位置，根据产品分辨率确定搜索距离；
步骤7）垂线偏差数据筛选模块根据上一步骤确定的格网中心位置和搜索距离，从合并的垂线偏差数据中筛选出解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据（以格网中心为圆心，以搜索距离为半径的圆覆盖到的数据为有效数据）。
步骤8）垂线偏差分量解算模块将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘原理，解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量。
本申请还可提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器、存储器、至少一个网络接口和用户接口。该设备中的各个组件通过总线系统耦合在一起。可理解，总线系统用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。
其中，用户接口可以包括显示器、键盘或者点击设备。例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。
可以理解，本申请公开实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器 (Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器 (Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DoubleData Rate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本文描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中，存储器存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统和应用程序。
其中，操作系统，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序，包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本公开实施例方法的程序可以包含在应用程序中。
在本上述的实施例中，还可通过调用存储器存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序中存储的程序或指令，处理器用于：
执行上述方法的步骤。
上述方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array， FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行上述公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合上述公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程 存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可以理解的是，本申请描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(ProgrammableLogic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本申请的功能模块(例如过程、函数等) 来实现本申请技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
本申请还可提供一种非易失性存储介质，用于存储计算机程序。当该计算机程序被处理器执行时可以实现上述方法实施例中的各个步骤。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本申请技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，所述系统包括：
沿轨向处理模块：用于对卫星雷达高度计的测高数据按单星分别沿轨迹方向进行差分处理，粗差剔除后计算沿轨向垂线偏差信息；
交轨向处理模块：用于对卫星雷达高度计的测高数据跨编队卫星相邻轨迹向进行差分处理，粗差剔除后计算交轨向垂线偏差信息；
垂线偏差数据筛选模块：用于将沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并，根据垂线偏差分量解算的格网中心位置和搜索半径，筛选出用于解算对应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据；和
垂线偏差分量解算模块：用于将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘原理，解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量。
2.根据权利要求1所述的基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，所述沿轨向处理模块的处理过程包括：
步骤A1：对卫星雷达高度计的测高数据按单星分别沿轨迹方向计算相邻两点之间的时间差、经度差、纬度差和海面高差，并计算相邻两点之间的球面距离；
步骤A2：根据沿轨迹方向相邻两点之间时间差和距离，剔除因轨迹星下点经过陆地和岛屿导致的海面高差异常值，同时对超出设定范围的海面高差进行剔除；
步骤A3：利用剔除粗差后的测高数据计算沿轨向垂线偏差的时间、经度、纬度、坡度、方位角和精度。
3.根据权利要求1所述的基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，所述交轨向处理模块的处理过程包括：
步骤B1：通过卫星周期编号、弧段编号以及观测时间等时空信息，跨编队卫星飞行相邻轨迹方向对雷达高度计的测高数据进行交轨向匹配；
步骤B2：对交轨向配对的卫星雷达高度计的测高数据计算相邻两点之间的时间差、经度差、纬度差和海面高差，并计算相邻两点之间的球面距离；
步骤B3：根据跨轨迹方向相邻两点之间时间差和距离，剔除因经过陆地和岛屿导致的海面高差异常值，同时对超出设定范围的海面高差进行剔除；
步骤B4：利用剔除粗差后的测高数据计算交轨向垂线偏差的时间、经度、纬度、坡度、方位角和精度。
4.根据权利要求2或3所述的基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，计算相邻两点之间的时间差、经度差、纬度差、海面高差和球面距离的公式为：
；
；
；
；
；
其中，表示相邻两点之间的时间差；/>表示相邻两点之间的经度差；/>表示相邻两点之间的纬度差；/>h表示相邻两点之间的海面高差，/>表示/>； 分别表示相邻两点第i点和第j点的时间、经度、纬度和海面高；/>表示地球平均半径。
5.根据权利要求2或3所述的基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，计算垂线偏差的时间、经度、纬度、坡度、方位角和精度的公式为：
；
；
；
；
；
；
其中，表示垂线偏差的时间；/>表示垂线偏差的经度；/>表示垂线偏差的纬度；表示垂线偏差的坡度；/>表示垂线偏差的方位角；/>表示垂线偏差的精度分别表示相邻两点第i点和第j点的精度。
6.根据权利要求5所述的基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，根据评估指定固定值，或基于高度计数据计算得到。
7.根据权利要求1所述的基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，所述垂线偏差数据筛选模块的处理过程包括：
步骤C1：将同一卫星编队航次测量的沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并；
步骤C2：根据观测数据分布均匀性确定格网中心位置，根据产品分辨率确定搜索距离；
步骤C3：根据格网中心位置和搜索距离，从合并的垂线偏差数据中筛选出解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据。
8.根据权利要求1所述的基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统，其特征在于，所述垂线偏差分量解算模块的处理过程包括：
步骤D1：根据沿/交轨向垂线偏差的精度值以及到网格点的距离，计算用于解算该网格点垂线偏差分量的有效数据的各自加权因子；
垂线偏差的权值设置为：或
；
其中，表示垂线偏差到该网格点的距离；/>表示垂线偏差的标准差；
步骤D2：将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘法解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量；
设定网格点附近一定海域范围内存在个沿轨迹垂线偏差数据，则沿/交轨向垂线偏差与垂线偏差分量平均值的观测方程为：
；
其中，、/>和/>分别表示第/>个观测点的沿/交轨向垂线偏差坡度、残差和方位角；/>和表示该网格点南北分量和东西分量平均值；
根据最小二乘的基本原理解算出垂线偏差南北分量和东西分量在格网上的平均值和。
9.一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算方法，基于权利要求1-8任一所述系统实现，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：读入编队测量卫星雷达高度计的测高数据，剔除测高数据中的异常值；
步骤S2：通过卫星周期编号、弧段编号以及观测时间信息，跨编队卫星飞行相邻轨迹方向对雷达高度计的测高数据进行交轨向匹配，判断是否编队测量交轨向，若是，调用交轨向处理模块，对卫星雷达高度计的测高数据跨编队卫星相邻轨迹向进行差分处理，粗差剔除后计算交轨向垂线偏差信息；若否，调用沿轨向处理模块，对卫星雷达高度计的测高数据按单星分别沿轨迹方向进行差分处理，粗差剔除后计算沿轨向垂线偏差信息；
步骤S3：调用垂线偏差数据筛选模块将同一卫星编队航次测量的沿轨向垂线偏差信息和交轨向垂线偏差信息合并；根据观测数据分布均匀性确定格网中心位置，根据产品分辨率确定搜索距离；根据格网中心位置和搜索距离，从合并的垂线偏差数据中筛选出解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据；
步骤S4：调用垂线偏差分量解算模块将筛选得到的解算相应网格点的沿/交轨向垂线偏差有效数据，基于最小二乘原理，解算出该网格点垂线偏差的南北分量和东西分量。
CN202410317518.1A 2024-03-20 2024-03-20 一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法 Active CN117908019B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410317518.1A CN117908019B (zh) 2024-03-20 2024-03-20 一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410317518.1A CN117908019B (zh) 2024-03-20 2024-03-20 一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117908019A true CN117908019A (zh) 2024-04-19
CN117908019B CN117908019B (zh) 2024-05-28

Family

ID=90690958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410317518.1A Active CN117908019B (zh) 2024-03-20 2024-03-20 一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117908019B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030210176A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-13 Hager James R. Methods and apparatus for resolution of radar range ambiguities
US20070222667A1 (en) * 2005-09-28 2007-09-27 Honeywell International Inc. Methods and systems for identifying high-quality phase angle measurements in an interferometric radar system
CN105548976A (zh) * 2015-12-14 2016-05-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 船载雷达海上精度鉴定方法
CN106646413A (zh) * 2016-11-22 2017-05-10 中国人民解放军陆军军官学院 一种雷达组网垂线交叉融合定位方法及误差解算方法
CN109696697A (zh) * 2019-02-01 2019-04-30 中国空间技术研究院 Gnss-r镜面反射点的大地水准面-垂线偏差修正方法和系统
CN115808686A (zh) * 2021-09-15 2023-03-17 中国科学院国家空间科学中心 基于波形重跟踪质量加权的垂线偏差格网化方法及其系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030210176A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-13 Hager James R. Methods and apparatus for resolution of radar range ambiguities
US20070222667A1 (en) * 2005-09-28 2007-09-27 Honeywell International Inc. Methods and systems for identifying high-quality phase angle measurements in an interferometric radar system
CN105548976A (zh) * 2015-12-14 2016-05-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 船载雷达海上精度鉴定方法
CN106646413A (zh) * 2016-11-22 2017-05-10 中国人民解放军陆军军官学院 一种雷达组网垂线交叉融合定位方法及误差解算方法
CN109696697A (zh) * 2019-02-01 2019-04-30 中国空间技术研究院 Gnss-r镜面反射点的大地水准面-垂线偏差修正方法和系统
CN115808686A (zh) * 2021-09-15 2023-03-17 中国科学院国家空间科学中心 基于波形重跟踪质量加权的垂线偏差格网化方法及其系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN117908019B (zh) 2024-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113311436B (zh) 一种移动平台上激光测风雷达运动姿态测风订正方法
RU2531802C2 (ru) Способ определения географических координат точек изображения на sar изображениях
CN108896040B (zh) 天空海一体化水下潜器惯性/重力组合导航方法和系统
CN106970398A (zh) 顾及卫星遮挡条件的卫星可见性分析及星历预报方法
Sun et al. Pursuing precise vehicle movement trajectory in urban residential area using multi-GNSS RTK tracking
CN1959430A (zh) 一种中低轨卫星的精密定轨系统及其实现方法
CN110261876B (zh) 高精度位置无关的gnss监测虚拟基准方法
CN109827553B (zh) 一种基于波高加权和矢量平均的波浪浮标主波向计算方法
CN106767922B (zh) 一种海洋卫星星载高度计在轨绝对定标系统及定标方法
CN105044738A (zh) 一种接收机自主完好性监视的预测方法及预测系统
CN115015969A (zh) 一种山区遮挡环境下的gnss卫星可视性预报方法
CN112697232A (zh) 基于多源卫星测高数据的水位测量及变化监测方法及装置
CN108489497A (zh) 一种利用地图防触礁的安全助航方法
CN114002720A (zh) 基于海洋潮汐负荷的船舶定位及气象数据反演方法
CN117908019B (zh) 一种基于雷达高度计编队测量的垂线偏差解算系统及方法
CN111796313B (zh) 卫星定位方法及装置、电子设备、存储介质
CN105527639A (zh) 一种基于平滑与外推的卫星定位方法
CN103760582A (zh) 一种遮挡环境下卫星双差观测结构的优化方法
CN109977499A (zh) 基于位置约束的北斗三频/静力水准仪斜拉桥监测方法
CN113625311B (zh) Gnss-r镜面反射点的瞬时海洋反射面模型修正定位方法和系统
CN116009026A (zh) 一种卫星定向方法、装置、卫星导航芯片及存储介质
CN113483739B (zh) 海上目标位置测量方法
CN109883404B (zh) 一种基于大浪筛选策略的波浪浮标主波向计算方法
Li et al. Monitoring absolute vertical land motions and absolute sea-level changes from GPS and tide gauges data over French Polynesia
Ashkenazi Models for controlling national and continental networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant