[發(fā)明專利]一種衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)的計算方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210923321.3
• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115238514B
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 瞿建華;張迺強(qiáng);張盼想;王丁;鄢俊潔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華云星地通科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)的計算方法及系統(tǒng)，涉及衛(wèi)星儀器觀測仿真模擬技術(shù)領(lǐng)域，方法包括：確定數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)集；數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)集包括多個數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)；獲取衛(wèi)星在各掃描點的觀測數(shù)據(jù)；根據(jù)數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)集和衛(wèi)星在各掃描點的觀測數(shù)據(jù)生成衛(wèi)星在各掃描點的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；每個掃描點的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)均包括：數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)、衛(wèi)星在當(dāng)前掃描點的觀測幾何數(shù)據(jù)和對應(yīng)規(guī)則；根據(jù)衛(wèi)星在各掃描點的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)生成衛(wèi)星在各掃描點的大氣廓線；利用輻射傳輸模型，根據(jù)衛(wèi)星在各掃描點的大氣廓線計算衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)。本發(fā)明設(shè)置結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，降低了輻射傳輸模擬所需內(nèi)存資源、計算資源和存儲資源的要求，提高了節(jié)點計算效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星儀器觀測仿真模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)的計算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

經(jīng)過半個世紀(jì)努力，中國已成功發(fā)射了18顆氣象衛(wèi)星，目前在軌運行8顆，形成了兼顧成像、探測，覆蓋可見、紅外、微波等譜段的綜合對地觀測能力，成為全球同時具有極軌和靜止兩個系列業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星的少數(shù)幾個國家之一。中國第二代極軌風(fēng)云氣象衛(wèi)星——風(fēng)云四號上搭載了成像儀、快速成像儀與探測儀等載荷。作為中國獨立自主生產(chǎn)的遙感儀器，風(fēng)云四號B星上的GIIRS(FY-4A大氣垂直探測儀)已具有1687個通道，其數(shù)據(jù)產(chǎn)品經(jīng)過偏差訂正后，已得到國內(nèi)外同行的廣泛認(rèn)可，其數(shù)據(jù)質(zhì)量已達(dá)到國外同類儀器水準(zhǔn)，相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)在中國氣象局?jǐn)?shù)值天氣預(yù)報中心、歐洲中尺度天氣預(yù)報中心(ECMWF)、英國氣象局等全球主要的數(shù)值預(yù)報中心得到了業(yè)務(wù)同化應(yīng)用。

風(fēng)云四號B星上的載荷，儀器創(chuàng)新發(fā)展速度非常迅速，而需要精確評估衛(wèi)星載荷探測資料的長期穩(wěn)定性和定標(biāo)精度，即需要以數(shù)值天氣預(yù)報模式數(shù)據(jù)作為輸入，利用快速輻射傳輸模式計算得到衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)，而由于通道多，且每15分鐘生成28個駐留點，生成頻次高，業(yè)務(wù)應(yīng)用要求所有數(shù)據(jù)處理需要在15分鐘內(nèi)完成，這就對高光譜數(shù)據(jù)正演計算的效率提出了更高的要求。

現(xiàn)有的關(guān)于衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)的計算方法占用內(nèi)存大，且計算效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)的計算方法及系統(tǒng)，提高了衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)的計算速度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)的計算方法，所述方法包括：

確定數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)集；所述數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)集包括多個數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)；

獲取衛(wèi)星在各掃描點的觀測數(shù)據(jù)；每個所述掃描點的觀測數(shù)據(jù)均包括：觀測幾何數(shù)據(jù)和掃描時間；所述觀測幾何數(shù)據(jù)包括：經(jīng)度、緯度、太陽天頂角、太陽方位角、衛(wèi)星天頂角和衛(wèi)星方位角；

根據(jù)所述數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)集和所述衛(wèi)星在各所述掃描點的觀測數(shù)據(jù)生成所述衛(wèi)星在各所述掃描點的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；每個所述掃描點的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)均包括：所述數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)、所述衛(wèi)星在當(dāng)前掃描點的觀測幾何數(shù)據(jù)和對應(yīng)規(guī)則；所述對應(yīng)規(guī)則為所述衛(wèi)星在當(dāng)前掃描點的觀測幾何數(shù)據(jù)與所述數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)在空間以及掃描時間上的映射；

根據(jù)所述衛(wèi)星在各所述掃描點的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)生成所述衛(wèi)星在各所述掃描點的大氣廓線；所述衛(wèi)星在一個所述掃描點的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)對應(yīng)生成一條所述大氣廓線；

利用輻射傳輸模型，根據(jù)所述衛(wèi)星在各所述掃描點的大氣廓線計算衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)，所述衛(wèi)星載荷觀測模擬數(shù)據(jù)用于判斷所述衛(wèi)星載荷探測功能的穩(wěn)定性和定標(biāo)精度。

可選地，所述確定數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)集，具體包括：

獲取數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)集；所述數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)集包括：溫度廓線、濕度廓線、海冰、云水含量、云冰含量、2米飽和水氣壓、地表溫度、地表壓力和痕跡氣體；

按照設(shè)定規(guī)則，對所述數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)集進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到所述數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)集。