CHT 2016-2018 卫星激光测距 数据获取规范.docx

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1、CII/T 20162018ICS 07.040A 76备案号：65164-2018OH中华人民共和国测绘行业标准CH/T 20162018卫星激光测距数据获取规范Specifications for satellite laser ranging data acquisition2019-01-01 实施2018-08-17 发布中华人民共和国自然资源部发布目 次前言I引言1范围12规范性引用文件13术语和定义14缩略语25数据要求25.1 数据内容25.2 数据类型25.3 数据格式25.4 测距精度36数据获取36.1 一般原则 36.2 系统构成与通用技术要求36.3 获取流程56.4

2、 系统准备56.5 卫星轨道预报66.6 目标跟踪与信号识别66.7 系统延迟标校67数据预处理67.1 基本流程67.2 距离和时间限值设置及异常剔除77.3 多项式拟合异常剔除77.4 单次测距精度评估87.5 系统延迟修正87.6 时间和距离偏差计算87.7 标准点数据生成88数据存储与提交98.1 数据存储内容98.2 数据存储方式98.3 数据提交方式9附录A （规范性附录）卫星激光测距数据CRD格式10本标准是“卫星激光测距”系列标准的第一项标准，第二项、第三项标准分别为卫星激光测距 数据处理规范和卫星激光测距数据库建设规范。本标准的起草规则依据GB/T l.l-2009o本标准由

3、中华人民共和国自然资源部提出并归口。本标准起草单位：中国测绘科学研究院、中国科学院上海天文台、中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站、中国科学院云南天文台。本标准主要起草人：赵春梅、张忠萍、瞿锋、卫志斌、韩兴伟、李语强。卫星激光测距是空间大地测量技术之一，是建立和维持大地基准、开展地球动力学研究和空间科学研究的重要观测手段。为规范卫星激光测距数据获取流程、确定卫星激光测距系统软硬件指标、明确数据产品内容与数据格式.制定本标准。 .CH/T 20162018卫星激光测距数据获取规范1范围本标准规定了卫星激光测距系统的组成和指标要求，确立了数据获取、数据预处理及数据存储与提交的一般原则和实施步骤。

4、本标准适用于卫星激光测距数据的获取、处理及管理。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 171592009 大地测量术语3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1卫星激光测距 satellite laser ranging；SLR利用激光测距仪在地面上跟踪观测装有激光反射棱镜的卫星，以测定测站到卫星的距离的测量技术和方法。GB/T 171592009,定义 6.823.2站心坐标系 topocentric coordinate system以测站为

5、原点的坐标系。EGB/T 171592009,定义 3.663.3时间基准 time reference产生和保持标准时间的技术标准，包括时刻的参考标准和时间间隔的尺度标准。3.4完整数据 full-rate data剔除观测异常后的观测数据，主要包括观测时刻、距离、方位角及高度角、气象参数、系统标校、测站信息和目标信息等内容。3.5标准点数据 normal point data将完整数据按时间均分为若干时间段，并根据一定的算法提取该时间段内表征其特性的数据，主要包括时刻、距离、数据精度、数据数量、气象参数、系统标校、测站信息和目标信息等内容。3.6时间偏差 time bias测距值和预报距离

6、值的残差沿卫星预报轨道的切向分量。3.7距离偏差 range bias测距值和预报距离值的残差沿卫星预报轨道的径向分量。3.8系统延迟 system delay由卫星激光测距仪内部的光路、电路等引起的信号传输时延。3.9系统延迟标校 system delay calibration通过测量已知地靶的距离标校卫星激光测距仪的系统延迟。4缩略语下列缩略语适用于本文件。CRD 综合测距数据(consolidated ranging data)CPF 综合预报格式(consolidated prediction format)IERS 国际地球自转和参考系统服务(Inlernalional Earth

7、 Rotation and Reference Systems Serv-ice)ILRS 国际激光测距服务(Inlernalional Laser Ranging Service)1TRF 国际地球参考框架(inlernalional terrestrial reference frame)LLR 月球激光测距(luna laser ranging)SLRF 卫星激光测距参考框架(salellile laser reference frame)UTC 协调世界时(coordinated universal time)5数据要求5.1 数据内容卫星激光测距数据主要内容应包含观测时刻、距离、望远

8、镜方位角及高度角、数据精度、气象参数、系统延迟、测站信息和目标信息。5.2 数据类型卫星激光测距数据主要包括三种数据类型：原始数据、完整数据和标准点数据。原始数据是卫星激光测距获得的含有观测异常的数据，完整数据是原始数据剔除观测异常后的数据，标准点数据是完整数据按一定算法提取该时间段内表征其特性的数据。5.3 数据格式卫星激光测距数据可采用CRD格式和自定义格式,格式内容要求见表1。CRD格式的具体要求见附录A。表1数据格式内容要求数据格式内容CRD格式文件头信息：数据生成时间、测站名称与代号、卫星名称与编号、数据起始结束时间、系统设备配置参数、数据发布序号数据段：时刻、距离、方位角和高度角、

9、气象参数、数据精度、系统延迟、地靶标校精度自定义格式文件信息至少应包含观测日期、测站名称或代号、卫星名称或编号、时亥人距离、方位角、高度角、气象参数、数据精度、系统延迟、地靶标校精度、系统设备配置参数5.4 测距精度卫星激光测距单次测距精度应满足表2要求。表2观测目标及精度单位为厘米观测目标精度要求LAGEOS卫星1地球动力学卫星2遥感卫星2.5导航卫星36数据获取6.1 一般原则卫星激光测距数据获取应遵循以下原则：a）卫星激光测距数据时间基准采用协调世界时；b）卫星激光测距测站坐标采用ILRS或IERS提供的SLRF或ITRF较新序列；c）采用较高精度的卫星预报星历；d）应用卫星激光测距领域

10、采用的数据采集及数据预处理软件；e）数据格式遵循ILRS数据与产品格式规定。-6.2 系统构成与通用技术要求6.2.1 系统基本构成卫星激光测距系统按照设备功能可分为望远镜分系统、激光器分系统、时频分系统、光电接收分系统、测距控制分系统、导星分系统和软件分系统。系统基本组成见图lo望远镜分系统接收望远镜开关曰气象设备探头导星分系统测距控制分系统全球导航卫星系统天线点火I一 激光器分系统发射望远镜tzj叫蔡可一1秒脉冲伺服控制器时频分系统软件分系统测距控制接口计数相光电接收分系统图1系统基本组成6.2.2 望远镜分系统望远镜分系统包括发射望远镜、接收望远镜及伺服控制器，应满足以下要求：a）具有精

11、确指向卫星的功能，经望远镜指向模型改正后,指向精度应优于5；b）具有引导发射激光束射向卫星的功能；c）具有接收返回光子进入探测器的功能。6.2.3 激光器分系统激光器分系统产生卫星激光测距所需的激光，应满足以下要求：a）能够产生脉宽为皮秒量级的激光束,脉宽宜小于100 ps；b）激光器重复频率宜不低于1 kHz；c）激光器输出功率宜大于0.5 Wo6.2.4 时频分系统时频分系统应满足以下要求：a）具有时刻同步功能,同步精度优于100 ns；b）时间频率稳定度优于o-1106.2.5 光电接收分系统光电接收分系统应满足以下要求：a）具有光电转换功能；b）具有光谱滤波功能，半峰值带宽小于0.3

12、nm；c）具有接收视场可变功能，可变范围为20”2。6.2.6 测距控制分系统测距控制分系统应满足以下要求：a）具有观测时刻获取功能,精度优于100 ns；5CH/T 20162018b）具有时间间隔获取功能，精度优于20 ps；c）具有激光发射控制功能；d）具有气象数据采集功能，其中气压准确度优于0.15 mbar（15 Pa）,温度准确度优于0.2 ,湿度准确度优于L0%。6.2.7 导星分系统导星分系统应满足以下要求：a）具有监视激光束指向功能；b）具有监视空间目标功能。6.2.8 软件分系统软件分系统应满足以下要求：a）具有卫星预报星历下载功能；b）具有预报卫星位置及计算测站到卫星距离

13、的功能；c）具有观测数据预处理功能；d）具有数据格式转换与数据发送的功能。6.3 获取流程卫星激光测距数据获取流程见图2o图2数据获取流程6.4 系统准备应在卫星激光测距系统开始观测前1小时做以下准备工作:a）获取卫星预报星历；b）根据卫星观测需求和卫星预报信息,制订观测计划表；.CH/T 20162018c）做好时频设备、接收探测器、激光器的预热工作；d）检查系统设备状态是否正常。6.5 卫星轨道预报卫星轨道预报要求如下：a）卫星预报星历格式采用ILRS的CPF和卫星激光测距系统识别的预报格式；b）卫星预报的时间基准采用UTC卫星预报的坐标系采用站心坐标系。6.6 目标跟踪与信号识别目标跟踪

14、与信号识别的具体步骤如下：a）根据观测计划表选择跟踪卫星，由卫星预报程序根据观测时刻和卫星轨道预报文件实时计算观测目标的距离、位置和速度信息；b）测距控制分系统通过通信端口向伺服控制器输出观测目标的位置和速度信息，引导望远镜跟踪目标；rc）测距控制分系统输出点火控制信号，根据激光器的发射频率输出光电探测器的接收控制信号；d）通过计时器获取并记录激光出射的主波时刻和激光返回的回波时亥h计算测站到观测目标的距离；e）通过测距控制分系统与伺服控制器的通信,获取并记录望远镜的编码器读数.完成单次激光测距数据获取的流程。6.7 系统延迟标校卫星激光测距数据应进行系统延迟标校，其遵循以下原则：a）提交的观测数据应扣除系统延迟；b）每获得一圈卫星数据应进行一次系统延迟的标校；c）在进行系统延迟标校时，应控制探测器的接收能量，保持回波率与观测卫星时的一致；d）对地靶目标观测值应进行大气折射修正。7数据预处理7.1 基本流程卫星激光测距数据预处理的基本流程包括距离和时间限值设置及异常剔除、多项式拟合异常剔除、单次测距精度评估、系统延迟修正、时间和距离偏差计算、标准点数据生成。数据预处理流程见图3。图3