一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，根據(jù)光學(xué)遙感衛(wèi)星在既定時(shí)段內(nèi)的軌道信息進(jìn)行太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)的位置計(jì)算，同時(shí)描述太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)的位置與衛(wèi)星本體、太陽(yáng)之間的實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)計(jì)算結(jié)果和判定準(zhǔn)則確定在該既定時(shí)段內(nèi)太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)是否在衛(wèi)星可觀測(cè)范圍內(nèi)，在滿(mǎn)足太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)在衛(wèi)星可觀測(cè)范圍內(nèi)的條件下，計(jì)算并描述衛(wèi)星對(duì)該區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)需對(duì)應(yīng)的俯仰角和側(cè)擺角。本方法可直接準(zhǔn)確的確定光學(xué)遙感衛(wèi)星在成像時(shí)段太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)是否存在，并能夠明確的描述太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)與衛(wèi)星之間的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系及衛(wèi)星觀測(cè)太陽(yáng)反射區(qū)所需要的姿態(tài)機(jī)動(dòng)方向和角度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，用于確定光學(xué)遙感衛(wèi)星在運(yùn)行過(guò)程中隨之時(shí)刻變化的太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置以及對(duì)太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)觀測(cè)有特殊用處或?yàn)榱硕惚芴?yáng)強(qiáng)反射區(qū)而觀測(cè)的衛(wèi)星工作任務(wù)規(guī)劃，屬于光學(xué)遙感衛(wèi)星成像條件設(shè)計(jì)與分析領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]被動(dòng)成像的光學(xué)遙感衛(wèi)星對(duì)地球表面物體成像通常是靠太陽(yáng)反射光來(lái)獲取信息。通過(guò)對(duì)星上傳感器增益及動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整，最佳的信號(hào)強(qiáng)度是在一定的太陽(yáng)高度角下，地物對(duì)太陽(yáng)光的散色和漫反射而形成的，但在可成像的時(shí)段內(nèi)，有一個(gè)區(qū)域會(huì)因?yàn)樘?yáng)、地球、衛(wèi)星三者的特殊角度關(guān)系形成鏡面反射，該區(qū)域位置時(shí)刻變化，其信號(hào)強(qiáng)度由于明顯強(qiáng)于其它區(qū)域通常會(huì)造成信號(hào)飽和，從而導(dǎo)致該區(qū)域的信息無(wú)效。以往光學(xué)遙感衛(wèi)星通常選擇上午或下午的太陽(yáng)高度角，并以星下點(diǎn)觀測(cè)為主，故太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)出現(xiàn)在探測(cè)器視場(chǎng)中的概率不大，而有些大視場(chǎng)載荷，即便是在成像區(qū)域存在強(qiáng)反射的圖像亮斑，也是大范圍圖像中很小的部分區(qū)域。因此，以往的光學(xué)遙感衛(wèi)星受太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)的影響不大，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)性的研究該區(qū)域與衛(wèi)星載荷工作區(qū)域的位置關(guān)系。故以往未有針對(duì)確定光學(xué)遙感衛(wèi)星太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置區(qū)域隨衛(wèi)星變化規(guī)律的計(jì)算方法。
[0003]而有一類(lèi)新型、特殊用途的衛(wèi)星(以溫室氣體監(jiān)測(cè)衛(wèi)星為代表的大氣觀測(cè)專(zhuān)用衛(wèi)星)恰恰需要尋找該區(qū)域，利用該區(qū)域的強(qiáng)反射信號(hào)，對(duì)以海洋為背景的地球表層氣體吸收觀測(cè)，要通過(guò)太陽(yáng)的強(qiáng)反射光來(lái)進(jìn)行能量增強(qiáng)，這種工作模式通常稱(chēng)為耀斑觀測(cè)模式(即強(qiáng)反射區(qū)觀測(cè)模式)，即從光線(xiàn)反向追擊的原理出發(fā)測(cè)量太陽(yáng)在地球表面的直接反射，提高儀器高精度測(cè)量的能力，特別是對(duì)在海洋上空的觀測(cè)，可以直接觀測(cè)大氣的強(qiáng)反射信號(hào)，有利于提供很高的信噪比。
[0004]隨著溫室氣體監(jiān)測(cè)等衛(wèi)星的出現(xiàn)，對(duì)太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)的位置確定越來(lái)越重要，有時(shí)需要利用，而有時(shí)需要躲避。而由于強(qiáng)反射區(qū)的位置隨軌道、時(shí)間等因素的不同而時(shí)刻變化，且不具有準(zhǔn)確的周期性。因此需要對(duì)特殊條件下的強(qiáng)反射區(qū)位置有比較準(zhǔn)確的計(jì)算方法，用于衛(wèi)星成像及觀測(cè)的任務(wù)規(guī)劃。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，解決了用于溫室氣體監(jiān)測(cè)衛(wèi)星實(shí)施太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)觀測(cè)進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃以及其它光學(xué)遙感衛(wèi)星成像時(shí)有效躲避太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，包括步驟如下:
[0008]( I)確定地球觀測(cè)衛(wèi)星的軌道計(jì)算參數(shù)；
[0009](2)根據(jù)步驟(I)中確定的衛(wèi)星軌道計(jì)算參數(shù)以及衛(wèi)星、太陽(yáng)和地球的相互位置關(guān)系計(jì)算出以每秒為間隔的固定時(shí)間段內(nèi)太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)相對(duì)于衛(wèi)星、太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置；
[0010](3)判斷衛(wèi)星觀測(cè)范圍內(nèi)是否存在太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)，若存在則進(jìn)入步驟(4)，否則進(jìn)入步驟(6)；
[0011](4)計(jì)算太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)與衛(wèi)星連線(xiàn)的矢量，并將太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)與觀測(cè)衛(wèi)星連線(xiàn)的矢量投影到觀測(cè)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中；
[0012](5)計(jì)算衛(wèi)星觀測(cè)太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)需要姿態(tài)機(jī)動(dòng)的俯仰角度和側(cè)擺角度；
[0013](6)觀測(cè)結(jié)束。
[0014]所述步驟(2)中所述的固定時(shí)間通常設(shè)定為1000-5000秒。
[0015]所述步驟(2)中確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)的實(shí)時(shí)位置方法如下:衛(wèi)星、太陽(yáng)、地球和強(qiáng)反射區(qū)之間存在如下數(shù)學(xué)關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，其特征在于步驟如下: (1)確定地球觀測(cè)衛(wèi)星的軌道計(jì)算參數(shù)； (2)根據(jù)步驟(1)中確定的衛(wèi)星軌道計(jì)算參數(shù)以及衛(wèi)星、太陽(yáng)和地球的相互位置關(guān)系計(jì)算出以每秒為間隔的固定時(shí)間段內(nèi)太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)相對(duì)于衛(wèi)星、太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置； (3)判斷衛(wèi)星觀測(cè)范圍內(nèi)是否存在太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)，若存在則進(jìn)入步驟(4)，否則進(jìn)入步驟(6)； (4)計(jì)算太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)與衛(wèi)星連線(xiàn)的矢量，并將太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)與觀測(cè)衛(wèi)星連線(xiàn)的矢量投影到觀測(cè)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中； (5)計(jì)算衛(wèi)星觀測(cè)太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)需要姿態(tài)機(jī)動(dòng)的俯仰角度和側(cè)擺角度； (6)觀測(cè)結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，其特征在于在:所述步驟(2)中所述的固定時(shí)間設(shè)定為1000-5000秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，其特征在于:所述步驟(2)中確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)相對(duì)于衛(wèi)星、太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置方法如下:衛(wèi)星、太陽(yáng)、地球和強(qiáng)反射區(qū)之間存在如下數(shù)學(xué)關(guān)系:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，其特征在于:所述步驟(3)中衛(wèi)星觀測(cè)范圍內(nèi)是否存在太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)的判斷方法如下: 判斷所計(jì)算的太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置是否在土 n范圍內(nèi)，其中n為太陽(yáng)光照射地球面的弧度角度，若在該范圍內(nèi)，則存在太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)，否則衛(wèi)星觀測(cè)范圍內(nèi)不存在太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)；即滿(mǎn)足如下條件:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)遙感衛(wèi)星確定太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)位置的方法，其特征在于:所述步驟(4)中太陽(yáng)強(qiáng)反射區(qū)與衛(wèi)星連線(xiàn)的矢量Sator計(jì)算公式如下:
【文檔編號(hào)】G01C1/00GK103592643SQ201310504667
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】呂大旻, 王鵬, 周宇 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司