基于边缘检测的空间目标激光测距数据预处理方法*

冯凯斌，汤儒峰，李荣旺,3，李语强,3

(1. 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216；2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210034)

激光测距是当前获取目标高精度距离的重要技术手段之一，在监测大陆板块运动、地壳形变、地球自转，改进地球重力场和地心引力参数，确定地球和海洋潮汐的变化规律，监测空间碎片等方面具有重要作用[1-5]。随着商业航天的大力发展，空间目标的数量急剧增长，对空间目标进行有效的高精度测量成为必然。对原始测距数据进行预处理是数据应用的基本前提。

图像的边缘包含图像最基本、最重要的特征，边缘检测的目的是发现图像中关于形状和反射或透射比的信息[6]。目前，卫星激光测距信号的提取方法主要有人工识别和泊松(Poisson)滤波算法等。本文提出一种基于图像边缘检测的激光测距信号提取方法，结合常规的数据处理方法，提取有效的卫星回波信号。

1 基本原理

激光测距是测量激光脉冲往返卫星的飞行时间[7]，由于系统噪声、环境噪声等影响，测距残差数据中含有大量的噪声，需要从噪声中识别有效信号。本文处理的对象是测距残差图像，对残差图像进行卷积，得到图像的边缘信息，即信号位置，然后通过图像的对应关系还原到原始信号，这一阶段的数据仍含有噪声，需要对数据进行拟合去噪得到有用信号。

2 方法步骤

2.1 获取测距残差图像

本文的原始测距数据来源于云南天文台1.2 m望远镜，观测目标为卫星和部分空间碎片。……