Optics and Precision Engineering, Volume. 31, Issue 11, 1631(2023)
On-orbit geometric calibration and preliminary accuracy verification of GaoFen-14 （GF-14） laser altimetry system
Figures & Tables(13)
Fig. 1. Schematic diagram of satellite laser ranging （Linear detection systems）
Fig. 3. Beam geometry structure of on-orbit GF-14 laser ranging system
Table 1. Basic parameters of GF-14 laser ranging system
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参 数 设计值 通道数量 3 重复频率 2 Hz 工作波长 回波采样频率 1 008 MHz 回波量化位数 12 bit 测距范围 450~550 km 光斑大小（直径） 约60 m 测距精度 1 m （坡度＜15°） 相机分辨率 7.2 m （@492.9 km） 相机幅宽 ≥40 km 相机尺寸 3片CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor），
像元尺寸为
量化位数 12 bit
Table 2. Laser footprint predition and captured number of footprints
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日 期 足印预测
平面误差/m
捕获光斑数量 备 注 LAS1 LAS2 LAS3 5月18日 30 1 1 1 阴天有云，不使用 5月30日 15 2 1 2 6月3日 3 3 4（可用3） 3 LAS2各自剔除一个异常点 6月7日 7 3 4（可用3） 3
Table 3. Internal accuracy of laser calibration
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通道 时间 点号 标定后脚点与控制点残差 dE dN dH LAS1 0603 1 -1.080 0.391 0.292 2 -1.839 -1.159 0.413 3 -0.080 0.816 0.130 0607 1 1.534 -0.332 0.217 2 -0.284 -0.496 0.264 3 -0.212 0.117 0.130 LAS2 0603 1 1.180 0.232 0.092 2 -0.533 -2.090 0.281 3 0.099 1.199 0.134 0607 1 0.309 -0.714 0.143 2 -0.213 -0.322 0.117 3 -0.031 0.508 0.132 LAS3 0603 1 -1.267 -0.895 0.164 2 -0.405 1.456 0.179 3 -0.365 -0.699 0.130 0607 1 -0.004 -0.568 -0.062 2 -0.424 0.309 0.116 3 -0.258 -0.132 0.130
Table 4. Laser calibration accuracy （point 2 on June 7 as control point， and the rest as check points）
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通道 时间 点号 标定后脚点与控制点残差 中误差 dE dN dH 平面 高程 LAS1 0603 1 2.249 3.686 -0.125 4.194 0.181 2 1.490 2.134 -0.004 3 3.249 4.111 -0.287 LAS1 0607 1 1.652 0.014 0.080 1.170 0.056 3 -0.094 0.464 -0.008 LAS2 0603 1 2.865 2.393 -0.309 3.218 0.246 2 0.541 0.679 -0.120 3 3.831 1.312 -0.268 LAS2 0607 1 0.393 -0.424 0.160 0.697 0.154 3 0.052 0.798 0.149 LAS3 0603 1 1.947 3.603 -0.252 5.250 0.259 2 2.809 5.955 -0.238 3 2.850 3.798 -0.287 LAS3 0607 1 0.326 -1.026 -0.042 0.869 0.110 3 0.072 -0.590 0.150
Table 5. Laser calibration accuracy （half of points as control points and the other half as check points）
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通 道 时间 点号 标定后脚点与控制点残差 均方根误差 dE dN dH 平面 高程 LAS1 0603 3 2.866 2.352 -0.150 2.557 0.190 0607 2 -0.551 -1.911 0.263 3 -0.478 -1.297 0.129 LAS2 0603 1 1.914 0.341 -0.321 2.091 0.256 3 0.833 1.307 -0.280 0607 2 -0.609 -2.561 0.122 LAS3 0603 1 1.291 2.358 -0.273 3.620 0.220 2 2.153 4.711 -0.259 0607 1 -0.329 -2.273 -0.063
Table 6. Parameters of different calibration strategies
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通道 控制点
方案
LAS1 0603全部 0.001 11 0.000 062 -1.271 0607全部 0.001 33 0.000 058 -1.079 0607单点 0.001 35 0.000 058 -0.942 两日全部 0.001 23 0.000 058 -1.087 LAS2 0603全部 -0.006 31 -0.000 282 12.002 0607全部 -0.006 28 -0.000 277 12.552 0607单点 -0.006 28 -0.000 276 12.517 两日全部 -0.006 28 -0.000 279 12.475 LAS3 0603全部 -0.004 52 -0.000 597 -0.977 0607全部 -0.004 83 -0.000 593 -0.466 0607单点 -0.004 81 -0.000 592 -0.472 两日全部 -0.004 68 -0.000 593 -0.469
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Bincai CAO, Jianrong WANG, Yan HU, Yuan LÜ, Xiuce YANG, Xueliang LU. On-orbit geometric calibration and preliminary accuracy verification of GaoFen-14 （GF-14） laser altimetry system[J]. Optics and Precision Engineering, 2023, 31(11): 1631
Paper Information
Category: Modern Applied Optics
Received: Nov. 4, 2022
Accepted: --
Published Online: Jul. 4, 2023
The Author Email: CAO Bincai (cbconthe-way@163.com)
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