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    重庆时时彩霸主有用吗: 一种卫星避云观测方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201410177880.X

    申请日:

    2014.04.29

    公开号:

    CN103954269A

    公开日:

    2014.07.30

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01C 11/00申请日:20140429|||公开
    IPC分类号: G01C11/00 主分类号: G01C11/00
    申请人: 航天东方红卫星有限公司
    发明人: 侯小瑾; 周宇; 吕大旻; 杜杉杉; 张严; 李阳
    地址: 100094 北京市海淀区5616信箱
    优先权:
    专利代理机构: 中国航天科技专利中心 11009 代理人: 陈鹏
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410177880.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.06.01|||2014.08.27|||2014.07.30

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种卫星避云观测方法,步骤为:(1)在卫星的对地面上沿卫星飞行方向分别安装云识别装置与成像载荷,云识别装置在前,成像载荷在后;(2)根据卫星的姿态机动能力,确定成像载荷针对目标区域进行成像过程中一个轨道周期的观测起始位置和结束位置;(3)卫星在观测起始位置和结束位置之间,通过姿态机动使云识别装置的视场和成像载荷的视场均保持指向目标区域,云识别装置对目标区域成像并计算云覆盖率,并根据计算结果和预先设定的阈值的关系,发出成像载荷开始成像指令或者停止成像指令;(4)在每一个轨道周期,重复步骤(3),完成对目标区域的成像。本方法通过新增云识别装置并与成像载荷的合理布局,实现了云中空隙寻找与卫星避云成像。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种卫星避云观测方法,其特征在于包括如下步骤:
    (1)在卫星的对地面上沿卫星飞行方向距离为S的两个位置处分别安装云识别装置与成像载荷,沿卫星飞行方向上,云识别装置在前,成像载荷在后,云识别装置的视场与成像载荷的视场相同,云识别装置的光轴与成像载荷的光轴之间的夹角为θ;其中S=tvs,vs为卫星速度,t为云识别装置进行云覆盖情况分析处理的时间,θ为α角的最大值和最小值的平均值,φ为卫星的滚动角,H为卫星高度;
    (2)根据卫星的姿态机动能力,确定成像载荷针对目标区域进行成像过程中一个轨道周期的观测起始位置和结束位置;
    (3)卫星在所述的观测起始位置和结束位置之间,通过姿态机动使云识别装置的视场和成像载荷的视场均保持指向目标区域,云识别装置对目标区域成像并计算云覆盖率;当云覆盖率小于等于预先设定的阈值时,生成开始成像指令作为云覆盖情况分析处理的结果,并利用成像载荷对目标区域成像;当云覆盖率大于预先设定的阈值时,生成停止成像指令作为云覆盖情况分析处理的结果,并控制成像载荷停止对目标区域成像;
    (4)在每一个轨道周期,重复步骤(3),完成对目标区域的成像。

    2.  根据权利要求1所述的一种卫星避云观测方法,其特征在于:所述的云识别装置为具有可见光和红外谱段面阵成像功能的相机。

    说明书

    说明书一种卫星避云观测方法
    技术领域
    本发明涉及一种遥感卫星的对地观测方法。
    背景技术
    可靠、连续的对地观测遥感数据是地球环境业务监测系统和多种资源基础数据库的重要信息源。光学卫星作为最接近肉眼观测的遥感手段,其数据可判读性最强,是目前应用最广泛、也是极其重要的一种遥感数据获取途径。
    对于光学卫星来说,云、雾的遮挡成为影响卫星遥感数据获取的最大影响因素。不完全统计表明,由于云、雾遮挡导致的无效数据可达所获取总数据的50%以上。目前卫星成像任务的实施主要是依靠地面提前上注指令,在经过目标区域时以预先设定好的姿态进行成像,完全不考虑云、雾的遮挡问题。由于卫星相应指向方向的云、雾遮挡,经?;岬贾履勘昵虻某上袷莶豢捎?。
    但是,对于目标区域上空,并非每个角度都有云、雾的遮挡,经常存在云中的空隙或者由于云层高度差出现的云缝。目前这种依靠指令预设的卫星成像模式无法寻找空隙并实施成像,因此浪费了一部分潜在的成像机会。对于非常重要的目标,应尽可能抓住一切机会获得有效的图像数据,但当前的卫星成像方式显然不能满足这种要求。
    发明内容
    本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供了一种卫星避云观测方法,通过提前识别云中空隙,并从空隙中进行卫星成像,提高现有卫星针对重要目标的遥感数据获取能力。
    本发明的技术解决方案是:一种卫星避云观测方法,包括如下步骤:
    (1)在卫星的对地面上沿卫星飞行方向距离为S的两个位置处分别安装云识别装置与成像载荷,沿卫星飞行方向上,云识别装置在前,成像载荷在后, 云识别装置的视场与成像载荷的视场相同,云识别装置的光轴与成像载荷的光轴之间的夹角为θ;其中S=tvs,vs为卫星速度,t为云识别装置进行云覆盖情况分析处理的时间,θ为α角的最大值和最小值的平均值,φ为卫星的滚动角,H为卫星高度;
    (2)根据卫星的姿态机动能力,确定成像载荷针对目标区域进行成像过程中一个轨道周期的观测起始位置和结束位置;
    (3)卫星在所述的观测起始位置和结束位置之间,通过姿态机动使云识别装置的视场和成像载荷的视场均保持指向目标区域,云识别装置对目标区域成像并计算云覆盖率;当云覆盖率小于等于预先设定的阈值时,生成开始成像指令作为云覆盖情况分析处理的结果,并利用成像载荷对目标区域成像;当云覆盖率大于预先设定的阈值时,生成停止成像指令作为云覆盖情况分析处理的结果,并控制成像载荷停止对目标区域成像;
    (4)在每一个轨道周期,重复步骤(3),完成对目标区域的成像。
    所述的云识别装置为具有可见光和红外谱段面阵成像功能的相机。
    本发明与现有技术相比的优点在于:考虑到一般光学遥感卫星仅按照预设指令对目标区域成像,不考虑云、雾的遮挡,成像载荷容易由于卫星指向方向的云雾遮挡导致获得无效图像,更无法检测出云中空隙,从而错过成像机会。采用本发明方法,对重要成像目标可以引入云覆盖情况的先验信息,从而根据检测出的云中空隙实施成像,既增加了成像灵活性,极大的提高了成像机会,又可以减少无效成像的时间并节约星上固存、数传等资源,具有很强的工程实用性。
    附图说明
    图1为本发明云识别装置进行云分析位置与成像载荷实施成像位置之间的关系示意图;
    图2为本发明星上云识别装置与成像载荷的安装位置关系示意图;
    图3为本发明星上云识别装置与成像载荷的安装角度关系示意图;
    图4为本发明卫星最大姿态角与目标区域观测起始位置和结束位置示意图;
    图5为采用本发明后卫星的避云观测流程图。
    具体实施方式
    本发明的卫星避云观测方法,特点在于增加了先验信息,通过新增云识别装置并与成像载荷的合理布局,实现云中空隙的寻找与卫星避云成像,显著提高了卫星获得重要目标观测信息的机会,同时节省了星上资源。
    一、设计阶段:
    (1)通过分析计算,进行云识别装置与卫星成像载荷之间安装几何关系的确定,其几何关系包括安装位置与角度。
    这里,云识别装置由一个小型相机和一个数据处理器组成,其中小型相机具备和成像载荷相同的视场以为成像载荷提供场景匹配的先验信息,通过可见光和红外谱段的面阵成像,以区分云与冰雪,数据处理器可由FPGA实现,用于云检测与覆盖率计算。实际应用中,可以采用低分辨率设计以减少像元数,从而提高云覆盖情况的处理速度,实现近实时的云覆盖率计算。
    成像载荷为卫星的主成像相机,接收并执行云识别装置发出的成像指令,完成高精度的遥感成像。
    本发明中,必须保证成像载荷实施成像的位置与云识别装置进行云覆盖率分析的位置是一致的。如图1所示,A点为云识别装置进行拍照并分析云覆盖情况的位置,B点为云覆盖情况分析完毕后云识别装置随卫星飞行到达的位置。为保证成像载荷此时在A点实施成像,则需要A点与B点在同一个卫星上,并且两点之间的距离S应为在卫星可实现的安装距离。卫星由A点飞至B点的时间t即云覆盖情况分析处理的时间,由此可以确定云识别装置与卫星成像载荷的安装距离为S=tvs,其中vs为卫星速度。
    如图2所示,星上云识别装置与成像载荷的安装距离为S,即在卫星飞行方向上,云识别装置在前,成像载荷在后。
    除云识别装置与成像载荷的安装位置关系外,为保证其能够指向相同的区域,还需确定二者安装角度之间的关系。根据数学几何关系,A、B两个位置指向目标区域的连线夹角可以近似计算为:其中φ为卫星滚动角,H为卫星高度,可以看出α角随滚动角的变化而变化。
    星上云识别装置与成像载荷的安装角度,即两个光轴的夹角应等于α??悸堑溅两鞘且桓霰淞坎⑶医嵌群苄?,因此作小角度近似,取实际安装位置下光轴的夹角θ为α角变化范围的中间值,即以适应卫星不同的滚动角(αmax和αmin根据cos(φ)的大小决定)??梢钥闯?,云覆盖情况分析处理的时间t越小,安装距离S越小,θ角的近似带来的误差也就越小。
    如图3所示,星上云识别装置与成像载荷的光轴夹角为θ,可以通过两个设备各自的小角度安装实现。例如,两个设备各自倾斜角度为安装。
    (2)根据卫星姿态机动能力确定针对目标区域的成像过程中的起始位置和结束位置。
    如图4所示,卫星姿态机动范围是成像起始和结束位置确定的最大约束。如果确定了卫星的最大姿态角φ,则其成像的起始位置和结束位置可以确定,具体方法可以参见《上海航天》2010年第3期李冬等发表的名称为“对地观测卫星访问区域目标时间窗口快速算法”的文献。
    二、在轨使用阶段:
    如图5所示,上述两项准备工作完成以后,卫星的避云观测流程如下:
    (1)卫星在观测起始位置时,通过姿态机动使云识别装置的视场指向目标区域;
    (2)随着卫星飞行,通过姿态机动使云识别装置的视场始终指向目标区域(凝视);
    (3)云识别装置对目标区域成像并近实时计算云覆盖率;如何进行云检测可以参见《大气科学》2007年1月第31卷第1期马芳等发表的名称为“多通 道卫星云图云检测方法的研究”的文献,云覆盖率可以采用检测出的云像元数除以图像总像元数来计算得到。
    (4)当云覆盖率小于某阈值,则成像载荷开始成像,当云覆盖率大于某阈值,则成像载荷停止成像;阈值的设定可以是0-100%之间的任意数值,但通常与图像应用部门的具体需求相关,一般的,认为云遮挡大于50%-70%的图像成像的意义不大,但具体的数值应与用户沟通确定。具体的:
    a.如果云覆盖率小于某阈值,则视为可以成像,执行;
    a1.如果此时成像载荷为不成像状态,则云识别装置发出成像载荷开始成像指令,此时成像载荷所处位置即云识别装置检测出云中空隙的位置,卫星成像载荷开机成像;
    a2.如果此时成像载荷为正在成像状态,则云识别装置不发出任何指令。
    b.如果云覆盖率大于某阈值,则视为无法成像,执行:
    b1.如果此时成像载荷为正在成像状态,需要由云识别装置发出成像载荷停止成像指令;
    b2.如果此时成像载荷为不成像状态,则云识别装置不发出任何指令。
    (5)在观测的过程中,不断的调整卫星的姿态,使得成像载荷始终对准目标区域,直到观测结束位置,停止对目标区域的避云观测。
    至此,卫星完成了对重要目标的一次避云观测过程,并且通过该基于先验信息的智能观测方法,卫星可以成功检测出云中空隙并实施成像。
    本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

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    一种 卫星 观测 方法
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