[發(fā)明專利]一種用于光學遙感衛(wèi)星確定太陽強反射區(qū)位置的方法

有效

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• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103592643A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 呂大旻;王鵬;周宇
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛(wèi)星有限公司
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01C1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于光學遙感衛(wèi)星確定太陽強反射區(qū)位置的方法，用于確定光學遙感衛(wèi)星在運行過程中隨之時刻變化的太陽強反射區(qū)位置以及對太陽強反射區(qū)觀測有特殊用處或為了躲避太陽強反射區(qū)而觀測的衛(wèi)星工作任務規(guī)劃，屬于光學遙感衛(wèi)星成像條件設計與分析領域。

背景技術

被動成像的光學遙感衛(wèi)星對地球表面物體成像通常是靠太陽反射光來獲取信息。通過對星上傳感器增益及動態(tài)范圍的調(diào)整，最佳的信號強度是在一定的太陽高度角下，地物對太陽光的散色和漫反射而形成的，但在可成像的時段內(nèi)，有一個區(qū)域會因為太陽、地球、衛(wèi)星三者的特殊角度關系形成鏡面反射，該區(qū)域位置時刻變化，其信號強度由于明顯強于其它區(qū)域通常會造成信號飽和，從而導致該區(qū)域的信息無效。以往光學遙感衛(wèi)星通常選擇上午或下午的太陽高度角，并以星下點觀測為主，故太陽強反射區(qū)出現(xiàn)在探測器視場中的概率不大，而有些大視場載荷，即便是在成像區(qū)域存在強反射的圖像亮斑，也是大范圍圖像中很小的部分區(qū)域。因此，以往的光學遙感衛(wèi)星受太陽強反射區(qū)的影響不大，沒有專門針對性的研究該區(qū)域與衛(wèi)星載荷工作區(qū)域的位置關系。故以往未有針對確定光學遙感衛(wèi)星太陽強反射區(qū)位置區(qū)域隨衛(wèi)星變化規(guī)律的計算方法。

而有一類新型、特殊用途的衛(wèi)星（以溫室氣體監(jiān)測衛(wèi)星為代表的大氣觀測專用衛(wèi)星）恰恰需要尋找該區(qū)域，利用該區(qū)域的強反射信號，對以海洋為背景的地球表層氣體吸收觀測，要通過太陽的強反射光來進行能量增強，這種工作模式通常稱為耀斑觀測模式（即強反射區(qū)觀測模式），即從光線反向追擊的原理出發(fā)測量太陽在地球表面的直接反射，提高儀器高精度測量的能力，特別是對在海洋上空的觀測，可以直接觀測大氣的強反射信號，有利于提供很高的信噪比。

隨著溫室氣體監(jiān)測等衛(wèi)星的出現(xiàn)，對太陽強反射區(qū)的位置確定越來越重要，有時需要利用，而有時需要躲避。而由于強反射區(qū)的位置隨軌道、時間等因素的不同而時刻變化，且不具有準確的周期性。因此需要對特殊條件下的強反射區(qū)位置有比較準確的計算方法，用于衛(wèi)星成像及觀測的任務規(guī)劃。發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于光學遙感衛(wèi)星確定太陽強反射區(qū)位置的方法，解決了用于溫室氣體監(jiān)測衛(wèi)星實施太陽強反射區(qū)觀測進行任務規(guī)劃以及其它光學遙感衛(wèi)星成像時有效躲避太陽強反射區(qū)的問題。

本發(fā)明的技術解決方案是：

一種用于光學遙感衛(wèi)星確定太陽強反射區(qū)位置的方法，包括步驟如下：

（1）確定地球觀測衛(wèi)星的軌道計算參數(shù)；

（2）根據(jù)步驟（1）中確定的衛(wèi)星軌道計算參數(shù)以及衛(wèi)星、太陽和地球的相互位置關系計算出以每秒為間隔的固定時間段內(nèi)太陽強反射區(qū)相對于衛(wèi)星、太陽的實時位置；

（3）判斷衛(wèi)星觀測范圍內(nèi)是否存在太陽強反射區(qū)，若存在則進入步驟（4），否則進入步驟（6）；

（4）計算太陽強反射區(qū)與衛(wèi)星連線的矢量，并將太陽強反射區(qū)與觀測衛(wèi)星連線的矢量投影到觀測衛(wèi)星本體坐標系中；

（5）計算衛(wèi)星觀測太陽強反射區(qū)需要姿態(tài)機動的俯仰角度和側擺角度；

（6）觀測結束。

所述步驟（2）中所述的固定時間通常設定為1000-5000秒。

所述步驟（2）中確定太陽強反射區(qū)的實時位置方法如下：衛(wèi)星、太陽、地球和強反射區(qū)之間存在如下數(shù)學關系：