[發明專利]一種航空星敏感器大氣折射誤差修正方法

有效

• 申請號: 202010847096.0
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112050832B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 余道淳;李海濤;李保權
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/02;G01N27/62;G01S13/88
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;李彪

1.一種航空星敏感器大氣折射誤差修正方法，其特征在于，該方法包括：

按照正割函數，對大氣折射積分公式進行級數展開，得到級數展開的最初形式，根據修正精度要求，對級數展開項數進行篩選，獲得大氣折射修正模型；

根據質譜儀和非相干散射雷達，獲取海拔高度大于6000米的大氣參數數據；根據NCEP再分析逐小時月平均大氣參數資料，獲取海拔高度6000米以下的大氣參數資料，根據獲取的大氣參數數據和大氣參數資料，建立大氣參數經驗模型；

根據實時獲取的輸入參數，對大氣折射修正模型和大氣參數經驗模型進行聯合處理，對大氣折射誤差進行修正，獲得修正后的大氣折射誤差，具體為：

所述輸入參數為通過用戶端向航空星敏感器發送數據請求，實時獲取當前環境下的航空星敏感器工作時的視天頂距和航空星敏感器工作時的運行海拔高度；

將當前環境下的航空星敏感器工作時的運行海拔高度輸入至大氣參數經驗模型，得到在當前環境下的航空星敏感器的運行海拔高度下，航空星敏感器觀測位置處的大氣參數(t_op,P_op,e_op)；

其中，t_op為航空星敏感器觀測位置處的大氣溫度；P_op為航空星敏感器觀測位置處的大氣壓強；e_op為航空星敏感器觀測位置處的水汽壓的具體數值；

將當前環境下的航空星敏感器工作時的視天頂距和航空星敏感器觀測位置處的大氣參數(t_op,P_op,e_op)，輸入至大氣折射修正模型，對大氣折射誤差進行修正，獲得修正后的大氣折射誤差。

2.根據權利要求1所述的航空星敏感器大氣折射誤差修正方法，其特征在于，所述按照正割函數，對大氣折射積分公式進行級數展開，得到級數展開的最初形式，根據修正精度要求，對級數展開項數進行篩選，獲得大氣折射修正模型；具體為：

對大氣折射積分公式進行等效變量替換：

令：

其中，Y_t為中間參數；

將公式(2)代入公式(1)，整理得到大氣折射積分變形形式：

其中，ρ為大氣折射修正角；σ、σ_z分別表示天體的真天頂距和視天頂距；R為地球半徑；H為航空星敏感器觀測位置處的海拔高度；h為星光傳輸線路上某點的海拔高度；n₀表示航空星敏感器觀測位置處的大氣折射率值，n是積分變量，表示星光傳輸曲線上某海拔高度處的大氣折射率的值；

其中，天體的真天頂距σ和仰角之間是互余的關系：

σ＝90°-ε(4)

其中，天體的視天頂距σ_z和仰角之間是互余的關系：

σ_z＝90°-ε_z(5)

其中，ε為航空星敏感器的真實仰角；ε_z為航空星敏感器視在仰角；

航空星敏感器觀測位置處的大氣折射率n₀由如下公式給出：

其中，t_op為航空星敏感器觀測位置處的大氣溫度；P_op為航空星敏感器觀測位置處的大氣壓強；e_op為航空星敏感器觀測位置處的水汽壓的具體數值；

對大氣折射積分的變形形式，即公式(3)，按照正割函數sec(σ_z)進行展開，得到級數展開的最初形式：

根據修正精度要求，對級數展開項數進行篩選，最終只取大氣折射積分級數展開式的前20項，作為大氣折射修正的數學模型：

3.根據權利要求1所述的航空星敏感器大氣折射誤差修正方法，其特征在于，所述大氣參數數據包括：航空星敏感器運行海拔高度在大于6000米的某一海拔高度處的大氣溫度、大氣壓強和水汽壓值；

所述大氣參數資料包括：航空星敏感器運行海報高度在6000米以下的某一海拔高度處的大氣溫度、大氣壓強和水汽壓值。

4.一種航空星敏感器大氣折射誤差修正系統，其特征在于，該系統包括：

獲取大氣折射修正模型模塊，用于按照正割函數sec(σ_z)，對大氣折射積分公式進行級數展開，得到級數展開的最初形式，根據修正精度要求，對級數展開項數進行篩選，獲得大氣折射修正模型；

獲取大氣參數經驗模型模塊，用于根據質譜儀和非相干散射雷達，獲取海拔高度大于6000米的大氣參數數據；根據NCEP再分析逐小時月平均大氣參數資料，獲取海拔高度6000米以下的大氣參數資料，根據獲取的大氣參數數據和大氣參數資料，建立大氣參數經驗模型；和

修正模塊，用于根據實時獲取的輸入參數，對大氣折射修正模型和大氣參數經驗模型進行聯合處理，對大氣折射誤差進行修正，獲得修正后的大氣折射誤差，具體為：

所述輸入參數為通過用戶端向航空星敏感器發送數據請求，實時獲取當前環境下的航空星敏感器工作時的視天頂距和航空星敏感器工作時的運行海拔高度；

將當前環境下的航空星敏感器工作時的運行海拔高度輸入至大氣參數經驗模型，得到在當前環境下的航空星敏感器的運行海拔高度下，航空星敏感器觀測位置處的大氣參數(t_op,P_op,e_op)；

其中，t_op為航空星敏感器觀測位置處的大氣溫度；P_op為航空星敏感器觀測位置處的大氣壓強；e_op為航空星敏感器觀測位置處的水汽壓的具體數值；

將當前環境下的航空星敏感器工作時的視天頂距和航空星敏感器觀測位置處的大氣參數(t_op,P_op,e_op)，輸入至大氣折射修正模型，對大氣折射誤差進行修正，獲得修正后的大氣折射誤差。