[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于遙感影像的火星塵暴時(shí)空概率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110989708.4
• 申請(qǐng)日: 2021-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113673617B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勃;李晨帆;曲少杰;晉通文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06V10/774
• 分類(lèi)號(hào): G06V10/774;G06V10/764;G06N20/10
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明提出了一種基于遙感影像的火星塵暴時(shí)空概率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，包括：基于獲取的著陸區(qū)的火星彩色遙感影像，進(jìn)行塵暴對(duì)象的識(shí)別和面積提取；對(duì)提取的面積作為研究區(qū)進(jìn)行規(guī)則格網(wǎng)劃分，提取每個(gè)格網(wǎng)中不同時(shí)間的塵暴對(duì)象，得到包含塵暴出現(xiàn)時(shí)間和空間位置的時(shí)空序列數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)在著陸期間塵暴出現(xiàn)的周期性概率；綜合著陸區(qū)每個(gè)格網(wǎng)中塵暴的周期性和波動(dòng)性來(lái)預(yù)測(cè)著陸過(guò)程中塵暴出現(xiàn)的時(shí)空概率。本發(fā)明適用于火星表面塵暴事件的時(shí)空序列數(shù)據(jù)集生成和塵暴事件的時(shí)空概率預(yù)測(cè)，來(lái)輔助火星著陸和巡視任務(wù)的安全實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于行星遙感和行星氣象學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于遙感影像的火星塵暴時(shí)空概率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

火星塵暴事件揚(yáng)起的灰塵覆蓋在火星車(chē)太陽(yáng)能帆板上會(huì)導(dǎo)致其能量降低，影響火星車(chē)的使用壽命。中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”于2021年進(jìn)入火星環(huán)繞軌道并成功著陸于火星表面，“祝融號(hào)”火星車(chē)后續(xù)開(kāi)展火著陸區(qū)表面的探測(cè)工作。在“天問(wèn)一號(hào)”著陸之前需要預(yù)先研究著陸區(qū)域表面地形和地質(zhì)狀況，并進(jìn)行著陸期間的天氣預(yù)報(bào)。其中，能否成功預(yù)測(cè)著陸區(qū)中塵暴出現(xiàn)的時(shí)空概率關(guān)系到火星著陸任務(wù)的精度，以及探測(cè)器后續(xù)正常運(yùn)行狀況。

盡管火星上的大氣壓不到地球的1％，但是它具有同樣活躍的大氣活動(dòng)。20世紀(jì)90年代末，“火星全球探測(cè)者號(hào)”進(jìn)入火星軌道，其拍攝的遙感影像觀(guān)測(cè)到了非常頻繁的火星塵暴事件，并且塵暴每年有很大概率會(huì)在同一地點(diǎn)和同一時(shí)間出現(xiàn)，具有非常明顯的周期性規(guī)律。此后，2006年“火星勘測(cè)軌道飛行器”繼續(xù)開(kāi)展對(duì)全火星每日的遙感制圖，并將其時(shí)間觀(guān)測(cè)尺度擴(kuò)展到十年以上，揭示了火星區(qū)域尺度塵暴的源區(qū)和路徑的周期性和季節(jié)性趨勢(shì)，并以此對(duì)火星著陸區(qū)的塵暴出現(xiàn)概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)測(cè)。然而，前人對(duì)火星表面著陸區(qū)中的塵暴事件時(shí)空分析還存在一些不足之處：

(1)塵暴時(shí)空序列數(shù)據(jù)集生成：前人將火星表面或著陸區(qū)作為一個(gè)整體，識(shí)別出其中不同時(shí)間的塵暴對(duì)象，進(jìn)而得到整個(gè)著陸區(qū)塵暴出現(xiàn)的長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，沒(méi)有生成一個(gè)綜合出現(xiàn)時(shí)間和空間位置的塵暴時(shí)空序列數(shù)據(jù)集。

(2)塵暴周期性和波動(dòng)性綜合：基于火星預(yù)選著陸區(qū)塵暴事件的出現(xiàn)時(shí)間和出現(xiàn)位置數(shù)據(jù)，前人通過(guò)統(tǒng)計(jì)塵暴周期性規(guī)律來(lái)分析著陸區(qū)中塵暴的日平均概率。實(shí)際上，在火星塵暴出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)周期性下，也存在一些小的波動(dòng)變化，需要綜合塵暴的統(tǒng)計(jì)周期性和實(shí)時(shí)波動(dòng)性來(lái)分析和預(yù)測(cè)塵暴出現(xiàn)的時(shí)空概率。

(3)塵暴時(shí)空概率預(yù)測(cè)：前人多對(duì)整個(gè)著陸區(qū)的火星塵暴進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而得到整個(gè)著陸區(qū)塵暴出現(xiàn)的日平均概率。實(shí)際上，火星塵暴具有空間不均勻性，著陸區(qū)的不同位置應(yīng)當(dāng)具有不同的塵暴出現(xiàn)概率，因此，前人得到的結(jié)果難以準(zhǔn)確反映研究區(qū)塵暴概率的空間復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于遙感影像的火星塵暴時(shí)空概率預(yù)測(cè)方法，綜合塵暴的統(tǒng)計(jì)周期性和實(shí)時(shí)波動(dòng)性來(lái)預(yù)測(cè)塵暴出現(xiàn)的時(shí)空概率，提高了預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

第一方面，公開(kāi)了一種基于遙感影像的火星塵暴時(shí)空概率預(yù)測(cè)方法，包括：

基于獲取的著陸區(qū)的火星彩色遙感影像，進(jìn)行塵暴對(duì)象的識(shí)別和面積提取；

對(duì)提取的面積作為研究區(qū)進(jìn)行規(guī)則格網(wǎng)劃分，提取每個(gè)格網(wǎng)中不同時(shí)間的塵暴對(duì)象，并統(tǒng)計(jì)獲得每個(gè)格網(wǎng)塵暴對(duì)象在著陸期間塵暴出現(xiàn)的周期性，基于周期性概率獲得塵暴實(shí)時(shí)波動(dòng)性；

綜合著陸區(qū)每個(gè)格網(wǎng)中塵暴的周期性和波動(dòng)性預(yù)測(cè)著陸過(guò)程中塵暴出現(xiàn)的時(shí)空概率。