星载激光测高仪接收系统通过收集地表反射的回波信号, 反演卫星与地表的高度。本文提出一种回波模拟光源方法, 产生延时量可调的激光主波和回波周期脉冲信号作为接收系统的检校输入源, 对星载激光测高仪距离参数进行地面标定。首先, 采用主波与回波光电探测器互换的测量方法, 利用频率计数器对回波模拟光源的延时量设定值进行精确测量, 测量方法误差为113 ps。然后, 通过比对回波模拟光源调制的延时量设定值和接收系统测试获取的延时量实测值, 实现对测高误差的标定和校正。研制了一套回波模拟光源系统, 通过3 335 6409~3 669 2050 ns的延时量调制, 实现对500~550 km高度的精确模拟, 模拟延时信号的抖动量为345 ps, 延时偏差小于118 ps, 为百千米级星载激光测高仪提供了高程误差优于6 cm的地面检校能力。

星载激光测高系统通过接收卫星平台激光器发出的激光脉冲经地表反射的微弱回波，计算卫星与地表的距离；结合卫星轨道和姿态数据，生成激光脚点精确地理位置和高程结果。其高程误差主要受器件、环境和目标参数影响，目前还没有完整描述对地观测星载激光测高系统平面和高程误差的数学模型。简化并完善了针对固体地表的激光测距误差模型，建立了完整的激光脚点平面和高程误差模型。利用高程精度和空间分辨率更高的机载Lidar数据评估了星载激光测高系统GLAS实测数据的高程偏差，评估结果符合所建误差模型。在较平坦的冰盖表面，GLAS系统高程精度可以达到设计值约15 cm。研究内容对测高系统高程误差评估和系统参数设计具有参考意义。