一种卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及卫星相机杂散光分析领域，提供一种卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法及系统，包括：S1：获得卫星定点经度和卫星当地时间；S2：计算获得卫星星下点的太阳入射角；S3：通过太阳入射角、地球的直径和静止同步轨道卫星的高度，判断静止同步轨道卫星此时是否处于地影区；S4：计算获得日地距离系数；S5：计算获得此时的太阳辐射照度；S6：计算获得太阳光相对于静止同步轨道卫星的相机视轴的离轴角和方位角；S7：计算获得静止同步轨道卫星相机入瞳处接收到的太阳光辐射照度。本发明专利技术考虑了日地距离变化，地影区以及点源透过率函数对计算结果所带来的影响，能够进一步精确获得卫星相机镜头处接收到的太阳光辐射照度。机镜头处接收到的太阳光辐射照度。机镜头处接收到的太阳光辐射照度。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星相机杂散光分析领域，尤其涉及一种卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法及系统。

技术介绍

[0002]20世纪70年代以来，随着军事、地质、测绘、环境、资源以及宇宙探索等各领域里对高性能空间光学仪器的需求越来越多，杂散光问题逐渐变得重要起来，促使人们投入大量的人力物力重新开始研究一度被忽视而又直接影响成像质量的杂散光问题。航天遥感器的成像质量受到扩散于像面上的其它非成像光能量——杂散辐射的影响。这种非成像光能量包括来自于系统外部的辐射源(如太阳、地球、月球等)和内部辐射源(如光学元件、结构件等)以及散射表面和衍射结构的非成像光能量。它会降低系统的调制传递函数，使整个画面的层次减少，清晰度变坏，严重时会形成杂光斑点。
[0003]现有的计算方法对于卫星相机转动情况的处理不够完善，没有建立起一套完整的角度转换方法来处理卫星相机偏移的问题，导致无法精确的计算卫星相机镜头处接收到的太阳光辐射照度。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法，包括：
[0006]S1：通过卫星工具软件模拟静止同步轨道卫星，获得所述静止同步轨道卫星的卫星定点经度和卫星当地时间；
[0007]S2：通过所述卫星定点经度和所述卫星当地时间计算获得卫星星下点的太阳入射角；
[0008]S3：通过所述太阳入射角、地球的直径和静止同步轨道卫星的高度，判断所述静止同步轨道卫星此时是否处于地影区；若处于地影区则结束流程，否则进入步骤S4；
[0009]S4：通过STK仿真工具和线性插值法计算获得日地距离系数；
[0010]S5：通过所述日地距离系数计算获得此时的太阳辐射照度；
[0011]S6：通过空间几何关系计算获得太阳光相对于静止同步轨道卫星的相机视轴的离轴角和方位角；
[0012]S7：通过所述离轴角、所述方位角和所述此时的太阳辐射照度，计算获得静止同步轨道卫星相机入瞳处接收到的太阳光辐射照度。
[0013]优选的，步骤S3具体为：
[0014]S31：通过所述地球的直径和所述静止同步轨道卫星的高度，计算获得卫星对地表的最大覆盖范围，计算公式为：
[0015][0016]其中，w为卫星对地表的最大覆盖范围；R1为最大范围时的相机离轴角；Re为地球的直径，Re＝6371km；H1为静止同步轨道卫星的高度，H1＝35786km；
[0017]S32：若太阳入射角小于R1则判断太阳被地球所遮挡，静止同步轨道卫星此时处于地影区，结束流程；否则判断静止同步轨道卫星此时不处于地影区，进入步骤S4。
[0018]优选的，步骤S5中，所述太阳辐射照度的计算公式为：
[0019]E
n
＝E
SE
k2[0020]其中，E
SE
为平均日地距离下的太阳辐射照度；k为日地距离系数，r0为日地平均距离，r为此时的日地距离；E
n
为此时的太阳辐射照度。
[0021]优选的，步骤S6中，所述离轴角的计算公式为：
[0022][0023][0024]其中，R为离轴角；(x
s
,y
s
,l
s
)为太阳光入射角矢量，x
s
为太阳光入射角矢量的横向量，y
s
为太阳光入射角矢量的纵向量，l
s
为太阳光入射角矢量的长；(x
c
,y
c
,l
c
)为相机指向角矢量，x
c
为相机指向角矢量的横向量，y
c
为相机指向角矢量的纵向量，l
c
为相机指向角矢量的长。
[0025]优选的，步骤S6中，所述方位角的计算公式为：
[0026][0027]其中，θ为方位角；y＝y
s
‑
y
c
,x＝x
s
‑
x
c
，y
s
为太阳光入射角矢量的纵向量，y
c
为相机指向角矢量的纵向量，x
s
为太阳光入射角矢量的横向量，x
c
为相机指向角矢量的横向量；abs为取绝对值函数。
[0028]优选的，步骤S7中，所述接收到的太阳光辐射照度的计算公式为：
[0029][0030]其中，H为接收到的太阳光辐射照度，E
n
为此时的太阳辐射照度，D为太阳直径，r0为日地平均距离，R为离轴角，PST(θ)为卫星相机在太阳光入射方向θ上的点源透过率，θ为方位角。
[0031]一种卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算系统，包括：
[0032]卫星模拟单元，用于通过卫星工具软件模拟静止同步轨道卫星，获得所述静止同步轨道卫星的卫星定点经度和卫星当地时间；
[0033]太阳入射角获取单元，用于通过所述卫星定点经度和所述卫星当地时间计算获得卫星星下点的太阳入射角；
[0034]地影区判断单元，用于通过所述太阳入射角、地球的直径和静止同步轨道卫星的高度，判断所述静止同步轨道卫星此时是否处于地影区；若处于地影区则结束流程，否则进入日地距离系数获取单元；
[0035]日地距离系数获取单元，用于通过STK仿真工具和线性插值法计算获得日地距离
系数；
[0036]太阳辐射照度获取单元，用于通过所述日地距离系数计算获得此时的太阳辐射照度；
[0037]角计算单元，用于通过空间几何关系计算获得太阳光相对于静止同步轨道卫星的相机视轴的离轴角和方位角；
[0038]接收计算单元，用于通过所述离轴角、所述方位角和所述此时的太阳辐射照度，计算获得静止同步轨道卫星相机入瞳处接收到的太阳光辐射照度。
[0039]本专利技术具有以下有益效果：
[0040]本专利技术改进了一部分的太阳，地球和卫星相机三者的角度关系计算方法，并且考虑了日地距离变化，地影区以及点源透过率函数对计算结果所带来的影响，能够进一步精确获得卫星相机镜头处接收到的太阳光辐射照度。
附图说明
[0041]图1为本专利技术实施例方法流程图；
[0042]图2为卫星工具软件输出模型；
[0043]图3为地影区示意图；
[0044]图4为日地距离系数变化示意图；
[0045]图5为离轴角空间坐标系；
[0046]图6为离轴角示意图；
[0047]图7为方位角空间坐标系；
[0048]图8为第一时刻的接收到的太阳光辐射照度的二维伪彩色图；
[0049]图9为第二时刻的接收到的太阳光辐射照度的二维伪彩色图；
[0050]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法，其特征在于，包括：S1：通过卫星工具软件模拟静止同步轨道卫星，获得所述静止同步轨道卫星的卫星定点经度和卫星当地时间；S2：通过所述卫星定点经度和所述卫星当地时间计算获得卫星星下点的太阳入射角；S3：通过所述太阳入射角、地球的直径和静止同步轨道卫星的高度，判断所述静止同步轨道卫星此时是否处于地影区；若处于地影区则结束流程，否则进入步骤S4；S4：通过STK仿真工具和线性插值法计算获得日地距离系数；S5：通过所述日地距离系数计算获得此时的太阳辐射照度；S6：通过空间几何关系计算获得太阳光相对于静止同步轨道卫星的相机视轴的离轴角和方位角；S7：通过所述离轴角、所述方位角和所述此时的太阳辐射照度，计算获得静止同步轨道卫星相机入瞳处接收到的太阳光辐射照度。2.根据权利要求1所述的卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法，其特征在于，步骤S3具体为：S31：通过所述地球的直径和所述静止同步轨道卫星的高度，计算获得卫星对地表的最大覆盖范围，计算公式为：其中，w为卫星对地表的最大覆盖范围；R1为最大范围时的相机离轴角；Re为地球的直径，Re＝6371km；H1为静止同步轨道卫星的高度，H1＝35786km；S32：若太阳入射角小于R1则判断太阳被地球所遮挡，静止同步轨道卫星此时处于地影区，结束流程；否则判断静止同步轨道卫星此时不处于地影区，进入步骤S4。3.根据权利要求1所述的卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法，其特征在于，步骤S5中，所述太阳辐射照度的计算公式为：E
n
＝E
SE
k2其中，E
SE
为平均日地距离下的太阳辐射照度；k为日地距离系数，r0为日地平均距离，r为此时的日地距离；E
n
为此时的太阳辐射照度。4.根据权利要求1所述的卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法，其特征在于，步骤S6中，所述离轴角的计算公式为：中，所述离轴角的计算公式为：其中，R为离轴角；(x
s
,y
s
,l
s
)为太阳光入射角矢量，x
s
为太阳光入射角矢量的横向量，y
s
为太阳光入射角矢量的纵向量，l
s
为太阳光入射角矢量的长；...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏文轩，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：