[發(fā)明專利]一種利用恒星觀測數(shù)據(jù)校正光學(xué)成像衛(wèi)星大氣折射的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910167479.0
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN109900658B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安瑋;盛衛(wèi)東;曾瑤源;王雪瑩;程煜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 長沙中科啟明知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43226
• 代理人: 任合明

本發(fā)明涉及一種利用恒星觀測數(shù)據(jù)校正光學(xué)成像衛(wèi)星大氣折射的方法，屬于遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：S1根據(jù)所觀測衛(wèi)星圖像的光波波段，建立大氣分層模型；S2建立恒星光線折射模型，利用所觀測到的恒星偏折現(xiàn)象，以及逐層前向迭代算法對大氣折射率進(jìn)行計(jì)算；S3通過恒星光線折射模型以及大氣折射率，對偏折的恒星光線進(jìn)行修正，并通過修正結(jié)果，對大氣折射率進(jìn)行更新；S4通過恒星光線折射模型以及衛(wèi)星的共面性質(zhì)以及更新的大氣折射率，對恒星光線折射現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明在對恒星偏折現(xiàn)象觀測的基礎(chǔ)上對大氣折射率進(jìn)行估算，更能反映大氣折射率的波動(dòng)性特征；本發(fā)明所述方法也可以用在衛(wèi)星觀測空間目標(biāo)經(jīng)兩次大氣折射的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用恒星觀測數(shù)據(jù)校正光學(xué)成像衛(wèi)星大氣折射的方法，屬于遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，光學(xué)成像衛(wèi)星由于其觀測地域廣，不易受國界限制，不易受電磁干擾等優(yōu)勢，一直以來都是各國研究的重點(diǎn)，而在光學(xué)成像衛(wèi)星觀測中，恒星由于其位置相對固定，在衛(wèi)星的定標(biāo)定位以及導(dǎo)航過程中都發(fā)揮著重要作用，對恒星進(jìn)行提取和位置確定也往往是研究的重點(diǎn)。

但是，在現(xiàn)有的光學(xué)成像衛(wèi)星觀測中，往往沒有考慮恒星光線由于大氣折射造成偏折的現(xiàn)象，故會(huì)誤將恒星視為所監(jiān)視目標(biāo)，造成了監(jiān)視資源的浪費(fèi)，且在觀星過程中，由于沒有考慮到大氣折射的現(xiàn)象，從而不能在恒星剛剛出現(xiàn)時(shí)就進(jìn)行追蹤，從而降低了觀星的效果。

此外，以前的大氣折射方法往往關(guān)注的是對地面目標(biāo)的大氣折射建模或者是地面對空中目標(biāo)的大氣折射建模，即僅僅關(guān)注了光線通過一層大氣的折射情況，而對于衛(wèi)星觀測恒星或者空間目標(biāo)這種經(jīng)過兩次折射的情況并未加以討論。

與此同時(shí)，在大氣折射率的建模上，經(jīng)典的大氣折射率計(jì)算公式一般與當(dāng)前位置的壓強(qiáng)、溫度、大氣密度有關(guān)，并不是簡單依賴于高度的函數(shù)，故如果僅僅利用經(jīng)典大氣折射率的計(jì)算方法按照高度進(jìn)行建模，則僅能反映出大氣折射率在長時(shí)間內(nèi)的泛性情況，而不能反映出大氣折射率隨空氣氣流變動(dòng)產(chǎn)生的短時(shí)間波動(dòng)性的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)對光學(xué)成像衛(wèi)星觀測時(shí)恒星大氣折射現(xiàn)象關(guān)注不足，提供一種利用恒星觀測數(shù)據(jù)校正光學(xué)成像衛(wèi)星大氣折射的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種利用恒星觀測數(shù)據(jù)校正光學(xué)成像衛(wèi)星大氣折射的方法，包括以下步驟：

S1根據(jù)所觀測衛(wèi)星圖像的光波波段，建立大氣分層模型；

S2建立恒星光線折射模型，并通過該模型，利用所觀測到的恒星偏折現(xiàn)象，以及逐層前向迭代算法對大氣折射率進(jìn)行計(jì)算；

第N層大氣折射率的計(jì)算公式如下：

其中，α₁即代表恒星入射光線與第N層大氣發(fā)生折射時(shí)所形成的入射角，β即代表恒星光線方向與衛(wèi)星視線所形成夾角，n₀代表真空大氣折射率；

進(jìn)而從第N層逐層計(jì)算，即可由外向內(nèi)，逐層解算出大氣折射率；

S3通過恒星光線折射模型以及大氣折射率，對偏折的恒星光線進(jìn)行修正，并通過修正結(jié)果，對大氣折射率進(jìn)行更新；

S4通過恒星光線折射模型以及衛(wèi)星的共面性質(zhì)以及更新的大氣折射率，對一定時(shí)間內(nèi)的恒星光線折射現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測。

S1的具體實(shí)現(xiàn)過程包括：針對衛(wèi)星所用譜段在大氣中傳播的性質(zhì)，對大氣進(jìn)行分層建模，大氣高度一般不超過100km，且在分層時(shí)可以采用不同的分層間隔，一般考慮對空氣變化較為劇烈的區(qū)域取較小間隔進(jìn)行分層，而對于其它區(qū)域取較大間隔進(jìn)行分層。

S2的具體實(shí)現(xiàn)過程包括：