一種云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時間窗口的計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時間窗口的計算方法，該方法的主要步驟如下：S1:計算敏捷光學(xué)衛(wèi)星對所有任務(wù)的可見時間窗口；S2:計算敏捷光學(xué)衛(wèi)星的全部星歷信息；S3：取可見時間窗口，計算云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時間窗口；S4:判斷是否遍歷全部可見時間窗口，若否，轉(zhuǎn)S3，若是，則計算完成。本發(fā)明的云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時間窗口的計算方法具有計算復(fù)雜性較低，計算量較少，計算速度快的優(yōu)點。
【專利說明】一種云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時間窗口的計算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及敏捷光學(xué)衛(wèi)星【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時 間窗口的計算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 與傳統(tǒng)對地觀測衛(wèi)星相比，敏捷光學(xué)衛(wèi)星可以在三個軸的方向上移動(滾動，俯仰 與偏航)，具有三個方向的自由度，這使得衛(wèi)星可以在圖像獲取間隙以及獲取圖像時都具備 機(jī)動能力。光學(xué)成像遙感器是敏捷光學(xué)衛(wèi)星搭載的一種常見傳感器。光學(xué)遙感器絕大多數(shù) 都屬于被動遙感器，只接收來自目標(biāo)的反射或自身發(fā)射的光輻射。其中可見光遙感器是一 種較成熟的光學(xué)遙感器，它的照片信息量大、分辨率高，但只能在晴朗的白天工作，無法全 天候工作，特別是容易受到云層遮擋，使成像質(zhì)量受到較大影響，據(jù)統(tǒng)計，我國60%的光學(xué) 衛(wèi)星圖像因為云層而無法成為有效的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，這不僅不能滿足用戶需求，還對衛(wèi)星資源 造成極大浪費。
[0003] 為了規(guī)避云層，敏捷光學(xué)衛(wèi)星將通過俯仰和側(cè)擺從云縫中對目標(biāo)成像，這對成像 質(zhì)量也有較大影響。敏捷光學(xué)衛(wèi)星的成像可見時間窗口持續(xù)較長，不同成像時間的成像分 辨率有所不同，衛(wèi)星在飛過任務(wù)正上方時進(jìn)行成像，即衛(wèi)星位于可見時間窗口中點進(jìn)行成 像時，成像質(zhì)量最好，但若中點位置被云層遮擋，衛(wèi)星必須帶有一定俯仰角和側(cè)擺角進(jìn)行成 像時，由于成像方位角較大，成像分辨率會有所降低，從而導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。
[0004] 如何高效率的在被云層遮擋的可見時間窗口中尋找最優(yōu)成像位置，安排觀測窗 口，最大程度降低云層遮擋對成像質(zhì)量的影響，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題，而 解決上述一個或者多個技術(shù)問題的前提條件，便是如何確定觀測目標(biāo)和云層何時會構(gòu)成遮 擋關(guān)系、如何計算遮擋時間窗口。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種計算量較少、效率較高的云層對敏捷光學(xué)衛(wèi) 星的遮擋時間窗口的計算方法。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時間窗口的計算方法，包括以下步驟： S1:計算敏捷光學(xué)衛(wèi)星對所有任務(wù)的可見時間窗口； 52 :計算敏捷光學(xué)衛(wèi)星的全部星歷信息； 53 :取可見時間窗口，執(zhí)行如下操作： S3. 1 :根據(jù)敏捷光學(xué)衛(wèi)星對于目標(biāo)觀測的最大可見范圍和云層與目標(biāo)的相對距離，預(yù) 判該可見時間窗口對應(yīng)的云層與目標(biāo)點是否構(gòu)成遮擋關(guān)系，若否，執(zhí)行S3. 4,若是，設(shè)t為 可見時間窗口的開始時刻，執(zhí)行S3. 2 ; S3. 2 :尋找云層遮擋時間窗口的中間時刻：判斷t是否大于可見時間窗口的結(jié)束時刻， 若是，執(zhí)行S4 ;若否，判斷t時刻敏捷光學(xué)是否被云層遮擋，若遮擋，執(zhí)行S3. 3，若不遮擋，以 5-15s為粒度向后推進(jìn)，重復(fù)執(zhí)行S3. 2 ; S3. 3 :以S3. 2得到的中間時刻為起點，以可見時間窗口的一半作為粒度分別向兩側(cè)進(jìn) 行推進(jìn)，若找到某個時刻不再被遮擋，則向推進(jìn)方向的反方向取原粒度的一半進(jìn)行推進(jìn)，直 到最后的相差時間小于Is,輸出云層遮擋時間窗口，執(zhí)行S4 ; S3. 4 :判斷是否遍歷全部云層，若是，執(zhí)行S4,若否，取下一塊云層，執(zhí)行S3. 1 ; S4 :判斷是否遍歷全部可見時間窗口，若否，轉(zhuǎn)S3,若是，則計算完成； 優(yōu)選地，步驟S3. 2中判斷t時刻是否被云層遮擋的詳細(xì)步驟為： 將目標(biāo)點的緯度耳和經(jīng)度盡，敏捷光學(xué)衛(wèi)星的高度A、緯度式和經(jīng)度4根 據(jù)WGS-84坐標(biāo)系下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時間窗口的計算方法，其特征在于：包括以下步 驟： S1:計算敏捷光學(xué)衛(wèi)星對所有任務(wù)的可見時間窗口； 52 :計算敏捷光學(xué)衛(wèi)星的全部星歷信息； 53 :取可見時間窗口，執(zhí)行如下操作： S3. 1 :根據(jù)敏捷光學(xué)衛(wèi)星對于目標(biāo)觀測的最大可見范圍和云層與目標(biāo)的相對距離，預(yù) 判該可見時間窗口對應(yīng)的云層與目標(biāo)點是否構(gòu)成遮擋關(guān)系，若否，執(zhí)行S3. 4,若是，設(shè)t為 可見時間窗口的開始時刻，執(zhí)行S3. 2 ; S3. 2 :尋找云層遮擋時間窗口的中間時刻：判斷t是否大于可見時間窗口的結(jié)束時刻， 若是，執(zhí)行S4 ;若否，判斷t時刻是否被云層遮擋，若遮擋，執(zhí)行S3. 3,若不遮擋，以5-15s為 粒度向后推進(jìn)，重復(fù)執(zhí)行S3. 2 ; S3. 3 :以S3. 2得到的中間時刻為起點，以可見時間窗口的一半為粒度分別向兩側(cè)進(jìn)行 推進(jìn)，若找到某個時刻不再被遮擋，則向推進(jìn)方向的反方向取原粒度的一半進(jìn)行推進(jìn)，直到 最后的相差時間小于Is,輸出云層遮擋時間窗口，執(zhí)行S4 ; S3. 4 :判斷是否遍歷全部云層，若是，執(zhí)行S4,若否，取下一塊云層，執(zhí)行S3. 1 ; 54 :判斷是否遍歷全部可見時間窗口，若否，轉(zhuǎn)S3,若是，則計算完成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云層對敏捷光學(xué)衛(wèi)星的遮擋時間窗口的計算方法，其特征在 于： S3. 2中判斷t時刻是否被云層遮擋的詳細(xì)步驟為： 將目標(biāo)點的緯度耳和經(jīng)度4，敏捷光學(xué)衛(wèi)星的高度緯度式和經(jīng)度根 據(jù)WGS-84坐標(biāo)系下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式：
轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)，分別為(為以及，其中·?/為捕球曲率半徑，
,α為地球半徑，a(a6378137.0 , ff為高度，5為緯度，￡為經(jīng)度，S?為 第一偏心率，e2 = 0.0066934216230 ; 得到目標(biāo)點與衛(wèi)星之間的連線方程為：
(2) 云層高度為&，云層所在球面的解析式為：
(3) 則衛(wèi)星與目標(biāo)點連線與云層所在球面的交點為：
(4) 其中，
(5) (6) 得到交點坐標(biāo)
i的坐標(biāo)后，即可判斷交點是否位于云層所在的區(qū)域內(nèi)。
【文檔編號】G01S17/89GK104215968SQ201410439578
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】劉曉路, 楊振宇, 何磊, 賀仁杰, 姚鋒, 李菊芳, 邢立寧, 王沛, 陳盈果, 陳成 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)