星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法和裝置，涉及衛(wèi)星觀測(cè)領(lǐng)域，所述方法包括：根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域；根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口；其中，觀測(cè)數(shù)據(jù)包括：太空輻射、太陽輻射和月亮輻射；根據(jù)預(yù)選區(qū)域和時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天線溫度；對(duì)標(biāo)準(zhǔn)天線溫度和星載鹽度計(jì)的實(shí)測(cè)天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到用于校正鹽度計(jì)觀測(cè)亮溫偏差的冷空外定標(biāo)系數(shù)；其能夠定期對(duì)鹽度計(jì)進(jìn)行外定標(biāo)以獲得儀器定標(biāo)系數(shù)，用于糾正鹽度計(jì)獲取的觀測(cè)亮溫的偏差，并且，上述方法系統(tǒng)的解決了我國(guó)星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)的問題。
【專利說明】
星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星觀測(cè)領(lǐng)域，具體而言，涉及星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 海水鹽度是描述海洋狀態(tài)的重要參數(shù)之一，研究其變化和分布規(guī)律對(duì)分析海洋自 身特性以及了解海洋在海-氣復(fù)雜系統(tǒng)中的作用有重要意義。并且，海水鹽度也是氣象學(xué)、 生態(tài)學(xué)、水文學(xué)和漁業(yè)等其他學(xué)科與應(yīng)用領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的研究對(duì)象。
[0003] 在對(duì)海水鹽度進(jìn)行研究的過程中，首先需要獲取海面鹽度；目前，通過衛(wèi)星搭載微 波輻射計(jì)直接獲取目標(biāo)海面的亮溫?cái)?shù)據(jù)，然后，通過觀測(cè)的亮溫?cái)?shù)據(jù)反演海水鹽度。
[0004] 但是，上述反演海面鹽度值的方法中，觀測(cè)亮溫的精度對(duì)反演所得海水鹽度有很 大影響，由于鹽度計(jì)的儀器性能衰減等原因會(huì)使得其觀測(cè)值有一定的偏差，為了保證鹽度 計(jì)觀測(cè)亮溫的準(zhǔn)確定及時(shí)糾正儀器觀測(cè)亮溫的偏差，需要定期對(duì)鹽度計(jì)進(jìn)行外定標(biāo)以獲得 儀器定標(biāo)系數(shù)用于糾正偏差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法和裝置，能夠定期對(duì)鹽度 計(jì)進(jìn)行外定標(biāo)以獲得儀器定標(biāo)系數(shù)，用于糾正鹽度計(jì)獲取的觀測(cè)亮溫的偏差。
[0006] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，包括：
[0007] 根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū) 域；
[0008] 根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗 口；觀測(cè)數(shù)據(jù)包括:太空輻射、太陽輻射和月亮輻射；
[0009] 根據(jù)預(yù)選區(qū)域和時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天線溫 度；
[0010] 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)天線溫度和星載鹽度計(jì)的實(shí)測(cè)天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到用于校正鹽度 計(jì)觀測(cè)亮溫偏差的冷空外定標(biāo)系數(shù)。
[0011]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，根 據(jù)星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域，包括：
[0012] 根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算星載鹽度計(jì)的天線指向的地面定位位 置;其中，衛(wèi)星軌道參數(shù)包括:衛(wèi)星坐標(biāo)矢量、衛(wèi)星速度矢量;衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)包括:衛(wèi)星俯仰 角和衛(wèi)星滾動(dòng)角；
[0013] 根據(jù)預(yù)設(shè)網(wǎng)格化地球陸地掩膜數(shù)據(jù)確定地面定位位置對(duì)應(yīng)的呈現(xiàn)狀態(tài);其中，呈 現(xiàn)狀態(tài)包括:陸地和海洋；
[0014] 根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖對(duì)地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行 積分計(jì)算，得到星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重；
[0015] 根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對(duì)天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重進(jìn)行判斷，確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù) 選區(qū)域。
[0016] 結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種 可能的實(shí)施方式，其中，根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算星載鹽度計(jì)的天線指向的 地面定位位置，包括：
[0017] 利用天線的觀測(cè)視角Θ和天線的方位角P，計(jì)算天線在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的單位觀 測(cè)矢量〗
[0018]按照預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣Tecr/sciTecr/locTloc/sc，將衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的單位視矢量W轉(zhuǎn) 換到地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，得到單位矢量D';其中， 其中，TWs。為單位觀測(cè)矢量W從衛(wèi)星本體坐標(biāo)
系到軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的三維旋轉(zhuǎn)矩 陣，三維旋轉(zhuǎn)矩陣與衛(wèi)星姿態(tài)有關(guān);5、?、X分別對(duì)應(yīng)Ζι。。軸、Υι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 系中的單位矢量;:F為地心直角坐標(biāo)系中的衛(wèi)星位置矢量; r為位置矢量的模；??為衛(wèi)星的速 度矢量;V為速度的模；
[0019] 按照以下幾何關(guān)系計(jì)算目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)G;其中，幾何關(guān)系包括:S+D = G; D = d ·
-:;S為衛(wèi)星的位置矢量;D為天線觀測(cè)矢量;G為觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的位置矢 量；
[0020] 按照以下公式計(jì)算根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算地理經(jīng)煒度
[0021] 結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種 可能的實(shí)施方式，其中，根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖對(duì)地面定位位置的陸地 呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，包括：
[0022] 按照以下公式對(duì)地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到星載鹽度計(jì)的 天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重：
[0023]
Icross- poll2是天線旁瓣和背瓣增益矩陣，d Ω為像素對(duì)應(yīng)的陸地、海水的立體角。
[0024] 結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種 可能的實(shí)施方式，其中，根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適于冷空外 定標(biāo)的時(shí)間窗口，包括：
[0025] 按照以下公式計(jì)算天線接收到的太空輻I 其中，G為天 線方向圖，Ω為太空在星載鹽度計(jì)視向上的立體角，Th sky為星載鹽度計(jì)指向上的太空輻射；
[0026] 按照以下公式計(jì)算天線接收到的太陽輻射和月亮輻！
中，Tf M為太陽或月亮的輻射亮溫，Ω S/M為太陽或月亮對(duì)應(yīng)的立體角；
[0027] 根據(jù)太空輻射、太陽輻射和月亮輻射與天線溫度穩(wěn)定性的預(yù)設(shè)關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定適 于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口。
[0028] 結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種 可能的實(shí)施方式，其中，根據(jù)預(yù)選區(qū)域和時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道，計(jì) 算標(biāo)準(zhǔn)天線溫度，包括：
[0029]根據(jù)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道的軌道參數(shù)和時(shí)間，計(jì)算星載鹽度計(jì)的天線實(shí)際接收到的 實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)；
[0030] 根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖和實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算總的天線溫度。
[0031] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置，包括：
[0032] 第一確定模塊，用于根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于冷 空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域；
[0033] 第二確定模塊，用于根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適于 冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口；觀測(cè)數(shù)據(jù)包括:太空福射、太陽福射和月殼福射；
[0034]計(jì)算模塊，用于根據(jù)預(yù)選區(qū)域和時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道， 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天線溫度；
[0035]統(tǒng)計(jì)處理模塊，用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)天線溫度和星載鹽度計(jì)的實(shí)測(cè)天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處 理，得到用于校正鹽度計(jì)觀測(cè)亮溫偏差的冷空外定標(biāo)系數(shù)。
[0036]結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，第 一確定t吳塊，包括：
[0037]第一計(jì)算單元，用于根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算星載鹽度計(jì)的天線 指向的地面定位位置;其中，衛(wèi)星軌道參數(shù)包括:衛(wèi)星坐標(biāo)矢量、衛(wèi)星速度矢量;衛(wèi)星姿態(tài)參 數(shù)包括:衛(wèi)星俯仰角和衛(wèi)星滾動(dòng)角；
[0038] 第一確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)網(wǎng)格化地球陸地掩膜數(shù)據(jù)確定地面定位位置對(duì)應(yīng)的 呈現(xiàn)狀態(tài);其中，呈現(xiàn)狀態(tài)包括:陸地和海洋；
[0039] 積分計(jì)算單元，用于根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖對(duì)地面定位位置的 陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重；
[0040] 第二確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對(duì)天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重進(jìn)行判斷，確定 適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域。
[0041] 結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種 可能的實(shí)施方式，其中，第一計(jì)算單元，包括：
[0042] 第一計(jì)算子單元，用于利用天線的觀測(cè)視角Θ和天線的方位角P，計(jì)算天線在衛(wèi)星 本體坐標(biāo)系的單位觀測(cè)矢量_
[0043]轉(zhuǎn)換子單元，用于按照預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣Tecr/sc^Tecr/locTloc/sc，將衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中 的單位視矢量W轉(zhuǎn)換到地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，得到單位矢量D';其中，
其中，tWs。為單位觀測(cè)矢量w從衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的三維旋轉(zhuǎn)矩 陣，三維旋轉(zhuǎn)矩陣與衛(wèi)星姿態(tài)有關(guān)；2、f、X分別對(duì)應(yīng)Ζι。。軸、Υι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系中的單位矢量;？為地心直角坐標(biāo)系中的衛(wèi)星位置矢量;r為位置矢量的模3為衛(wèi)星 的速度矢量;V為速度的模；
[0044] 第二計(jì)算子單元，用于按照以下幾何關(guān)系計(jì)算目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)G;其中，幾何關(guān) 系包括
-;S為衛(wèi)星的位置矢量;D為天線觀測(cè)矢量;G 為觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的位置矢量；
[0045] 第三計(jì)算子單元，用于按照以下公式計(jì)算根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算地理經(jīng)煒度：
[0046] 結(jié)合第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第三種 可能的實(shí)施方式，其中，積分計(jì)算單元，包括：
[0047] 積分計(jì)算子單元，用于按照以下公式對(duì)地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì) 算，得到星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重
其中
是天線旁瓣和背瓣增益矩陣，(1Ω為像素對(duì)應(yīng)的 陸地、海水的立體角；
[0048] 設(shè)置子單元，用于將積分計(jì)算子單元的計(jì)算結(jié)果設(shè)置為星載鹽度計(jì)的天線背瓣視 場(chǎng)內(nèi)的陸地比重。
[0049] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法和裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中的由 于儀器的衰減性能使得獲取的亮溫?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際值偏差較大相比，其能夠通過計(jì)算星載鹽度 計(jì)翻轉(zhuǎn)姿態(tài)下陸地比重對(duì)定標(biāo)區(qū)域進(jìn)行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻 射對(duì)定標(biāo)時(shí)間進(jìn)行選擇，最后利用模擬的天線溫度對(duì)星載鹽度計(jì)實(shí)際測(cè)得的天線溫度進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)處理，得到定標(biāo)系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國(guó)星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)的技術(shù)問題，并且根據(jù) 該定標(biāo)系數(shù)對(duì)鹽度計(jì)獲取的觀測(cè)亮溫進(jìn)行糾正，使得糾正后的觀測(cè)亮溫更準(zhǔn)確。
[0050] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0051] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附 圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì) 范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這 些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0052] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法的流程圖；
[0053] 圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法的流程圖； [0054]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的星載鹽度計(jì)地理定位原理示意圖；
[0055] 圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法的流程圖；
[0056] 圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0057]圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置中第一確定模 塊和第一計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置中積分計(jì)算單 元和第二確定模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059] 圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置中計(jì)算模塊的 結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在 此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因 此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的 范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0061] 現(xiàn)有技術(shù)中直接通過觀測(cè)的亮溫?cái)?shù)據(jù)反演海水鹽度，由于儀器的衰減性能使得獲 取的亮溫?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際值偏差較大，故使根據(jù)上述亮溫?cái)?shù)據(jù)反演得到的海水鹽度與實(shí)際鹽度 值偏離較大?；谠搯栴}，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法和裝置，與 現(xiàn)有技術(shù)中的由于儀器的衰減性能使得獲取的亮溫?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際值偏差較大相比，定期對(duì)鹽 度計(jì)進(jìn)行外定標(biāo)以獲得儀器定標(biāo)系數(shù)，用于糾正鹽度計(jì)獲取的觀測(cè)亮溫的偏差。
[0062] 參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，所述方法包括如 下步驟：
[0063] S101、根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù) 選區(qū)域。
[0064]在上述步驟中，鹽度計(jì)即傳感器，該傳感器上設(shè)置有天線，而星載鹽度計(jì)就是在衛(wèi) 星上搭載鹽度計(jì)；星載鹽度計(jì)在正常運(yùn)行時(shí)，是天線的主瓣指向地球，天線的背瓣指向太 空;而本發(fā)明實(shí)施例中，是計(jì)算星載鹽度計(jì)翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重;星載 鹽度計(jì)的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下，即天線的主瓣指向太空，天線的背瓣指向地球，計(jì)算該翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下天 線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重;并根據(jù)陸地比重篩選出適合冷空定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域。
[0065] S102、根據(jù)所述星載鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定 標(biāo)的時(shí)間窗口；所述觀測(cè)數(shù)據(jù)包括:太空輻射、太陽輻射和月亮輻射。
[0066] 具體的，星載鹽度計(jì)的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下，即天線的主瓣指向太空，天線的背瓣指向地 球，本發(fā)明實(shí)施例通過在預(yù)測(cè)軌道上模擬太空輻射、太陽輻射和月亮輻射等預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)， 并根據(jù)模擬的上述預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)篩選出適合冷空定標(biāo)的時(shí)間窗口；其中，上述預(yù)測(cè)軌道即 根據(jù)衛(wèi)星的當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行軌道及衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù)，預(yù)測(cè)的衛(wèi)星在下一個(gè)時(shí)刻的運(yùn)行軌道， 在確定了上述預(yù)設(shè)軌道且計(jì)算出上述每個(gè)預(yù)測(cè)軌道上對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)后，根據(jù)上述預(yù) 設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)天線溫度穩(wěn)定性的影響（即上述預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)與天線溫度穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)關(guān) 系），確定適合冷空定標(biāo)的時(shí)間窗口；其中，該時(shí)間窗口優(yōu)選為一個(gè)時(shí)間段。
[0067] S103、根據(jù)所述預(yù)選區(qū)域和所述時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道， 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天線溫度。
[0068] 步驟101中確定了適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域，步驟102中確定了適于冷空外定標(biāo) 的時(shí)間窗口，根據(jù)上述預(yù)選區(qū)域和時(shí)間窗口即確定了冷空外定標(biāo)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌 道;而在該衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道中，可以根據(jù)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道的軌道參數(shù)、衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的姿 態(tài)數(shù)據(jù)、太空輻射數(shù)據(jù)、太陽和月亮的同步輻射數(shù)據(jù)等綜合計(jì)算出總的天線溫度。
[0069] S104、對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)天線溫度和所述星載鹽度計(jì)的實(shí)測(cè)天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得 到用于校正所述鹽度計(jì)觀測(cè)亮溫偏差的冷空外定標(biāo)系數(shù)。
[0070] 具體的，首先獲取在步驟103確定的冷空外定標(biāo)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道中，獲取 星載鹽度計(jì)直接采集的實(shí)測(cè)天線溫度;將該實(shí)測(cè)天線溫度與步驟103中綜合計(jì)算出總的天 線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，即可得到冷空外定標(biāo)系數(shù)，該冷空外定標(biāo)系數(shù)用于校正所述鹽度計(jì) 的觀測(cè)亮溫偏差，使得校正后的觀測(cè)亮溫更接近于實(shí)際的觀測(cè)亮溫，以便后續(xù)根據(jù)該觀測(cè) 亮溫反演的海水鹽度值更接近于實(shí)際鹽度值。
[0071] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法和裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中的由 于儀器的衰減性能使得獲取的亮溫?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際值偏差較大相比，其能夠通過計(jì)算星載鹽度 計(jì)翻轉(zhuǎn)姿態(tài)下陸地比重對(duì)定標(biāo)區(qū)域進(jìn)行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻 射對(duì)定標(biāo)時(shí)間進(jìn)行選擇，最后利用模擬的天線溫度對(duì)星載鹽度計(jì)實(shí)際測(cè)得的天線溫度進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)處理，得到定標(biāo)系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國(guó)星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)的技術(shù)問題，并且根據(jù) 該定標(biāo)系數(shù)對(duì)鹽度計(jì)獲取的觀測(cè)亮溫進(jìn)行糾正，使得糾正后的觀測(cè)亮溫更準(zhǔn)確。
[0072] 進(jìn)一步，參考圖2,本發(fā)明實(shí)施例中進(jìn)行針對(duì)上述步驟101中，確定適于冷空外定標(biāo) 的預(yù)選區(qū)域的具體方法包括如下步驟：
[0073] S201、根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算所述星載鹽度計(jì)的天線指向的地 面定位位置;其中，所述衛(wèi)星軌道參數(shù)包括:衛(wèi)星坐標(biāo)矢量、衛(wèi)星速度矢量;所述衛(wèi)星姿態(tài)參 數(shù)包括:衛(wèi)星俯仰角和衛(wèi)星滾動(dòng)角。
[0074]具體的，星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)區(qū)域選擇方法是首先利用衛(wèi)星軌道參數(shù)，包括衛(wèi)星 坐標(biāo)矢量、衛(wèi)星速度矢量;衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，包括衛(wèi)星俯仰角、衛(wèi)星滾動(dòng)角，然后根據(jù)上述衛(wèi)星 軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)計(jì)算傳感器指向的地面定位位置(或者為定位點(diǎn)）。
[0075] S202、根據(jù)預(yù)設(shè)網(wǎng)格化地球陸地掩膜數(shù)據(jù)確定所述地面定位位置對(duì)應(yīng)的呈現(xiàn)狀 態(tài);其中，所述呈現(xiàn)狀態(tài)包括:陸地和海洋。
[0076] 具體的，預(yù)設(shè)網(wǎng)格化地球陸地掩膜數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)該網(wǎng)格化地球陸地掩膜 數(shù)據(jù)可以判斷上述地面定位位置的呈現(xiàn)狀態(tài)，即確定是陸地還是海洋。
[0077] S203、根據(jù)所述星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖對(duì)所述地面定位位置的陸地 呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到所述星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重。
[0078] 具體的，在確定了上述地面定位位置的呈現(xiàn)狀態(tài)后，根據(jù)天線方向圖計(jì)算傳感器 背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重。
[0079] S204、根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對(duì)所述天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重進(jìn)行判斷，確定適于冷空 外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域。
[0080] 具體的，設(shè)置一個(gè)陸地比重閾值，根據(jù)該陸地比重閾值對(duì)陸地比重進(jìn)行判斷，確定 陸地比重小于上述陸地比重閾值對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)槔淇胀舛?biāo)的預(yù)選區(qū)域。
[0081] 具體的，在設(shè)置陸地比重閾值時(shí)，背景場(chǎng)造成的天線溫度誤差要小于0.02K。在假 設(shè)陸地和海洋最高輻射差為100K的前提下，統(tǒng)計(jì)得到適于進(jìn)行冷空定標(biāo)的閾值在0.02%-0.03%，范圍對(duì)應(yīng)不同的天線波束和極化。
[0082]具體的，上述步驟201中，根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算所述星載鹽度 計(jì)的天線指向的地面定位位置，包括：
[0083] 利用天線的觀測(cè)視角Θ和天線的方位角識(shí)，計(jì)算天線在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的單位觀 測(cè)矢量^
[0084] 按照預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣TeWsci二^:^^^/^將衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的單位視矢量評(píng)轉(zhuǎn) 換到地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，得到單位矢暈D 7 :其中，
中，Tws。為單位觀測(cè)矢量W從衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的三維旋轉(zhuǎn)矩陣， 所述三維旋轉(zhuǎn)矩陣與衛(wèi)星姿態(tài)有關(guān);2、f、交分別對(duì)應(yīng)Ζι。。軸、Τι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系中的單位矢量；？為地心直角坐標(biāo)系中的衛(wèi)星位置矢量;r為所述位置矢量的模;獲為 衛(wèi)星的速度矢量;V為速度的模；
[0085]按照以下幾何關(guān)系計(jì)算目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)G;其中，所述幾何關(guān)系包括：S+D = G; D
S為衛(wèi)星的位置矢量;D為天線觀測(cè)矢量;G為觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的
位置矢量；
[0086] 按照以下公式計(jì)算根據(jù)所述觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算地理經(jīng)煒度
[0087]具體的，上述步驟201的過程，先計(jì)算天線在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的單位觀測(cè)矢量W，公 式如下
纟后將星體坐標(biāo)系（即上述衛(wèi)星本體坐標(biāo)系）中的單位視矢量W轉(zhuǎn) 換到地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，得到單位矢量D7 ;其旋轉(zhuǎn)矩陣為
[0088]星體坐標(biāo)系到軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換是由與衛(wèi)星姿態(tài)有關(guān)的三維旋轉(zhuǎn)矩陣實(shí)現(xiàn)的。衛(wèi) 星在運(yùn)動(dòng)過程中的俯仰(PitCh)、滾動(dòng)(ro11)和偏航(yaw)三個(gè)角度是隨時(shí)間變化的，因此 該坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣也是也是隨時(shí)間變化的。轉(zhuǎn)換矩陣為：
[0089]
[0090]星體坐標(biāo)系到地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的變換，首先要計(jì)算得到星體坐標(biāo)系的三個(gè)坐 標(biāo)軸在地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的單位矢量。
[0091] Ζι。。軸、Υι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的單位矢量分別為 ；因此， 局部坐標(biāo)系到地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的矩陣為：
[0092]
[0093] 其中，戶為地心直角坐標(biāo)系中的衛(wèi)星位置矢量，:r為位置矢量的模，為衛(wèi)星的速度 矢量，V為速度的模。
[0094] 至此已經(jīng)求出地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的衛(wèi)星位置矢量S和天線單位觀測(cè)矢量亇，如果 再求得觀測(cè)矢量的長(zhǎng)度d，就可以得到觀測(cè)矢量D，那么根據(jù)圖3所示的幾何關(guān)系就可以解算 出目標(biāo)點(diǎn)的位置G。
[0095] 如圖3所示，根據(jù)衛(wèi)星的位置矢量S、天線觀測(cè)矢量D和觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的位置矢量G之 間的幾何關(guān)系可以得出：S+D=G，即：S+d · D' =G;
[0096] 式中存在兩個(gè)未知數(shù)，必須再建立一個(gè)方程，先求出斜距d，才能得到最終的結(jié)果。
展開得到 箱球方程，將待求點(diǎn)G代入：
[0097] 中，其中，a為地球的半長(zhǎng)軸，e為地球偏心率。于是得到：
L〇1〇0」觶一兀二次萬程，取斜跑的購(gòu)個(gè)根中較小的那一個(gè)，因?yàn)檫@個(gè)根是觀測(cè)矢量與地 球近端的交點(diǎn)，求得d，可以計(jì)算得到目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)G。
[0101]考慮地球扁率的影響，通過觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算地理經(jīng)煒度如下式：
[0102] 通過以上計(jì)算步驟就可以唯一確定天線視角為Θ、天線方位角為資處的目標(biāo)觀測(cè) 點(diǎn)經(jīng)煒度坐標(biāo)。
[0103] 具體的，上述計(jì)算得到的目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)煒度坐標(biāo)即確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū) 域。
[0104] 在星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)區(qū)域選擇中還傳感器背瓣陸地比重計(jì)算兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，本 發(fā)明實(shí)施例具體通過以下方法實(shí)現(xiàn)，所述方法具體包括：
[0105] 按照以下公式對(duì)所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到所述星載
鹽度計(jì)的不能裡輸加 +?由?Μ由+A hk甫.
[0106]
[0107] 其中，6(θ,φ) = |〇> poll2 + Icross-poll2 Λ?天線旁瓣和背瓣增益矩陣，(1Ω為像 素對(duì)應(yīng)的陸地、海水的立體角。
[0108] 具體的，首先，需要計(jì)算衛(wèi)星平臺(tái)翻轉(zhuǎn)時(shí)天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)陸地的比重，這是為了保 證視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)輻射相對(duì)均一且容易模擬。在實(shí)際計(jì)算中，假設(shè)地球目標(biāo)輻射值相同，則陸地
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[0109]
[0110] I天線旁瓣和背瓣增益矩陣，d Ω為像素對(duì)應(yīng)的陸地、海水的立體角。
[0111] 由于在衛(wèi)星升、降軌過程中背瓣視場(chǎng)不同，需要對(duì)衛(wèi)星每個(gè)重復(fù)周期內(nèi)的所有升 降軌都進(jìn)行計(jì)算。
[0112] 在確定了適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域之后，還需要確定適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗 口，具體的，如圖3所示，確定時(shí)間窗口的具體方法具體如下：
[0113]星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)時(shí)間選擇是首先利用衛(wèi)星軌道參數(shù)，包括衛(wèi)星坐標(biāo)矢量、速 度矢量，將處于衛(wèi)星本體坐標(biāo)系傳感器指向轉(zhuǎn)換到天球坐標(biāo)系，然后根據(jù)天球坐標(biāo)系下的 傳感器指向獲得太空輻射數(shù)據(jù)、太陽輻射數(shù)據(jù)和月亮輻射數(shù)據(jù)，即根據(jù)天線方向圖計(jì)算得 到天線接收到的太空輻射、太陽輻射和月亮輻射，通過評(píng)估太空輻射對(duì)的天線溫度的穩(wěn)定 性的影響以及太陽輻射和月亮輻射對(duì)天線溫度的影響篩選出適合冷空定標(biāo)的時(shí)間。
[0114] 對(duì)應(yīng)的，利用天線方向圖計(jì)算天線接收到的+
[0115] 按照以下公式計(jì)算天線接收到的太空輻射 其中，G為 天線方向圖，Ω為太空在星載鹽度計(jì)視向上的立體角，Tfky為星載鹽度計(jì)指向上的太空輻 射；
[0116] 由于太陽和月亮可以看作點(diǎn)光源，所以太陽/月亮的直接輻射可以采用以下公式 計(jì)算，即：
[0117] 按照以下公式計(jì)算天線接收到的太陽輻射和月亮輻射
；其 中，Tf M為太陽或月亮的輻射亮溫，Ω S/M為太陽或月亮對(duì)應(yīng)的立體角；
[0118] 根據(jù)所述太空輻射、所述太陽輻射和所述月亮輻射與所述天線溫度穩(wěn)定性的預(yù)設(shè) 關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口。
[0119]由于鹽度計(jì)衛(wèi)星采用太陽同步軌道，衛(wèi)星平臺(tái)相對(duì)太陽的方向是不變的，但由于 地球運(yùn)行軌道的原因，衛(wèi)星平臺(tái)相對(duì)于冷空背景的角度變化大約為1°/天，變化周期為1年。 針對(duì)同一定標(biāo)軌道，在不同時(shí)間進(jìn)行冷空定標(biāo)時(shí)冷空背景輻射并不一致，需要在一年中選 擇合適的時(shí)間以滿足冷空定標(biāo)中冷空輻射場(chǎng)均勻的要求。為了實(shí)現(xiàn)精確定標(biāo)，要求在定標(biāo) 過程中，及選定的定標(biāo)時(shí)間內(nèi)天線溫度的變化不能超過0.1K。
[0120] 具體的，根據(jù)確定的適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域和適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口， 即可確定用于冷空外定標(biāo)的衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道，參考圖4,根據(jù)該用于冷空外定標(biāo)的衛(wèi)星實(shí) 際運(yùn)行軌道，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天線溫度的具體方法包括：
[0121] S301、根據(jù)所述衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道的軌道參數(shù)和時(shí)間，計(jì)算星載鹽度計(jì)的天線實(shí) 際接收到的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)。
[0122] S302、根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖和所述實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算總的 天線溫度。
[0123] 綜合上述步驟301~上述步驟302,基于星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)區(qū)域選擇和時(shí)間選擇 的確定星載鹽度計(jì)進(jìn)行冷空定標(biāo)的軌道。在星載鹽度計(jì)完成冷空定標(biāo)的操作后，基于用于 冷空外定標(biāo)的衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道的軌道參數(shù)和時(shí)間，計(jì)算傳感器天線實(shí)際接收到的太空輻 射、太陽輻射和月亮輻射，并根據(jù)天線方向圖計(jì)算得到總的天線溫度；以便于后續(xù)將技術(shù)的 總的天線溫度與實(shí)測(cè)的天線溫度對(duì)比進(jìn)行定標(biāo)，最終獲得冷空定標(biāo)系數(shù)。
[0124] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，與現(xiàn)有技術(shù)中的由于儀器 的衰減性能使得獲取的亮溫?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際值偏差較大相比，其能夠通過計(jì)算星載鹽度計(jì)翻轉(zhuǎn) 姿態(tài)下陸地比重對(duì)定標(biāo)區(qū)域進(jìn)行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻射對(duì)定 標(biāo)時(shí)間進(jìn)行選擇，最后利用模擬的天線溫度對(duì)星載鹽度計(jì)實(shí)際測(cè)得的天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處 理，得到定標(biāo)系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國(guó)星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)的技術(shù)問題，并且根據(jù)該定標(biāo) 系數(shù)對(duì)鹽度計(jì)獲取的觀測(cè)亮溫進(jìn)行糾正，使得糾正后的觀測(cè)亮溫更準(zhǔn)確。
[0125] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置，所述裝置用于執(zhí)行上述 星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，參考圖5，所述裝置包括：
[0126] 第一確定模塊11，用于根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于 冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域；
[0127] 第二確定模塊12,用于根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適 于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口；觀測(cè)數(shù)據(jù)包括:太空福射、太陽福射和月殼福射；
[0128] 計(jì)算模塊13,用于根據(jù)預(yù)選區(qū)域和時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌 道，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天線溫度；
[0129] 統(tǒng)計(jì)處理模塊14,用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)天線溫度和星載鹽度計(jì)的實(shí)測(cè)天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處 理，得到用于校正鹽度計(jì)觀測(cè)亮溫偏差的冷空外定標(biāo)系數(shù)。
[0130] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中的由于儀器 的衰減性能使得獲取的亮溫?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際值偏差較大相比，其能夠通過計(jì)算星載鹽度計(jì)翻轉(zhuǎn) 姿態(tài)下陸地比重對(duì)定標(biāo)區(qū)域進(jìn)行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻射對(duì)定 標(biāo)時(shí)間進(jìn)行選擇，最后利用模擬的天線溫度對(duì)星載鹽度計(jì)實(shí)際測(cè)得的天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處 理，得到定標(biāo)系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國(guó)星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)的技術(shù)問題，并且根據(jù)該定標(biāo) 系數(shù)對(duì)鹽度計(jì)獲取的觀測(cè)亮溫進(jìn)行糾正，使得糾正后的觀測(cè)亮溫更準(zhǔn)確。
[0131 ]進(jìn)一步的，該星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置中，參考圖6，第一確定模塊11，包括：
[0132] 第一計(jì)算單元111，用于根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算星載鹽度計(jì)的天 線指向的地面定位位置;其中，衛(wèi)星軌道參數(shù)包括:衛(wèi)星坐標(biāo)矢量、衛(wèi)星速度矢量;衛(wèi)星姿態(tài) 參數(shù)包括:衛(wèi)星俯仰角和衛(wèi)星滾動(dòng)角；
[0133] 第一確定單元112,用于根據(jù)預(yù)設(shè)網(wǎng)格化地球陸地掩膜數(shù)據(jù)確定地面定位位置對(duì) 應(yīng)的呈現(xiàn)狀態(tài);其中，呈現(xiàn)狀態(tài)包括:陸地和海洋；
[0134] 積分計(jì)算單元113,用于根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖對(duì)地面定位位 置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重；
[0135] 第二確定單元114,用于根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對(duì)天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重進(jìn)行判斷，確 定適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域。
[0136]進(jìn)一步的，該星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置中，參考圖6，第一計(jì)算單元111，包括：
[0137] 第一計(jì)算子單元1111，戶$制田￥&的咖》_角0和天線的方位角??，計(jì)算天線在 衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的單位觀測(cè)矢量
[0138] 轉(zhuǎn)換子單元1112，用于按照預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣1^17^ = 1^171。。1'1。。/^，將衛(wèi)星本體坐標(biāo) 系中的單位視矢量W轉(zhuǎn)換到地心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，
得到單位矢量D';其中， 其中，TWs。為單位觀測(cè)矢量W從衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的三維旋轉(zhuǎn)矩 陣，三維旋轉(zhuǎn)矩陣與衛(wèi)星姿態(tài)有關(guān)j、F、?分別對(duì)應(yīng)Ζι。。軸、Υι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系中的單位矢量為地心直角坐標(biāo)系中的衛(wèi)星位置矢量;r為位置矢量的模;f為衛(wèi)星 的速度矢量;V為速度的模；
[0139] 第二計(jì)筧子單元ΠΠ,用干桉照以下幾何關(guān)系計(jì)算目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)G;其中，幾 何關(guān)系包??
L ;:s為衛(wèi)星的位置矢量;D為天線觀測(cè)矢 量;G為觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的位置矢量；
[0140] 第三計(jì)算子單元1114,用于按照以下公式計(jì)算根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算地理經(jīng)煒度：
[0141] 進(jìn)一步的，該星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置中，參考圖7,積分計(jì)算單元113,包括：
[0142] 積分計(jì)算子單元1131，用于按照以下公式對(duì)地而由你你?的陡袖STO仲太進(jìn)奸和 分計(jì)算，得到星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比1 其中，是天線旁瓣和背瓣增益矩陣，d Ω為像素對(duì)應(yīng)的 陸地、拇爪的互懷用；
[0143] 設(shè)置子單元1132,用于將積分計(jì)算子單元的計(jì)算結(jié)果設(shè)置為星載鹽度計(jì)的天線背 瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重。
[0144] 進(jìn)一步的，該星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置中，參考圖7,第二確定模忭
[0145] 第二計(jì)算單元121，用于按照以下公式計(jì)算天線接收到的太空福射 其中，G為天線方向圖，Ω為太空在星載鹽度計(jì)視向上的立體角，Tfy為星載鹽度計(jì)指向上 的太空輻射；
「mai笛二彳99田豐始照以下公式計(jì)算天線接收到的太陽輻射和月亮輻射： %太陽或月亮的輻射亮溫，Ω S/M為太陽或月亮對(duì)應(yīng)的立 體角；
[0147] 第三確定單元123,用于根據(jù)太空輻射、太陽輻射和月亮輻射與天線溫度穩(wěn)定性的 預(yù)設(shè)關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口。
[0148] 進(jìn)一步的，該星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置中，參考圖8,計(jì)算模塊13,包括：
[0149] 第四計(jì)算單元131，用于根據(jù)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道的軌道參數(shù)和時(shí)間，計(jì)算星載鹽度 計(jì)的天線實(shí)際接收到的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)；
[0150] 第五計(jì)算單元132,用于根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖和實(shí)際觀測(cè)數(shù) 據(jù)，計(jì)算總的天線溫度。
[0151] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中的由于儀器 的衰減性能使得獲取的亮溫?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際值偏差較大相比，其能夠通過計(jì)算星載鹽度計(jì)翻轉(zhuǎn) 姿態(tài)下陸地比重對(duì)定標(biāo)區(qū)域進(jìn)行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻射對(duì)定 標(biāo)時(shí)間進(jìn)行選擇，最后利用模擬的天線溫度對(duì)星載鹽度計(jì)實(shí)際測(cè)得的天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處 理，得到定標(biāo)系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國(guó)星載鹽度計(jì)冷空定標(biāo)的技術(shù)問題，并且根據(jù)該定標(biāo) 系數(shù)對(duì)鹽度計(jì)獲取的觀測(cè)亮溫進(jìn)行糾正，使得糾正后的觀測(cè)亮溫更準(zhǔn)確。
[0152] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的進(jìn)行星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲(chǔ) 了程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實(shí)施例 中所述的方法，具體實(shí)現(xiàn)可參見方法實(shí)施例，在此不再贅述。
[0153] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、 裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0154] 在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以 通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分， 僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個(gè)單元或組件可 以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討 論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接 耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。
[0155] 所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯 示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè) 網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目 的。
[0156] 另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以 是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。
[0157] 所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以 存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說 對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì) 算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè) 人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。 而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(R0M，Read-0nly Memory)、隨機(jī)存取存 儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0158] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，其特征在于，包括： 根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域； 根據(jù)所述星載鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗 口；所述觀測(cè)數(shù)據(jù)包括:太空福射、太陽福射和月亮福射； 根據(jù)所述預(yù)選區(qū)域和所述時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天 線溫度； 對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)天線溫度和所述星載鹽度計(jì)的實(shí)測(cè)天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到用于校正 所述鹽度計(jì)觀測(cè)亮溫偏差的冷空外定標(biāo)系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，其特征在于，所述根據(jù)星載鹽度 計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域，包括： 根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算所述星載鹽度計(jì)的天線指向的地面定位位 置;其中，所述衛(wèi)星軌道參數(shù)包括:衛(wèi)星坐標(biāo)矢量、衛(wèi)星速度矢量;所述衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)包括： 衛(wèi)星俯仰角和衛(wèi)星滾動(dòng)角； 根據(jù)預(yù)設(shè)網(wǎng)格化地球陸地掩膜數(shù)據(jù)確定所述地面定位位置對(duì)應(yīng)的呈現(xiàn)狀態(tài)；其中，所 述呈現(xiàn)狀態(tài)包括:陸地和海洋； 根據(jù)所述星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖對(duì)所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài) 進(jìn)行積分計(jì)算，得到所述星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重； 根據(jù)預(yù)設(shè)闊值對(duì)所述天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重進(jìn)行判斷，確定適于冷空外定標(biāo)的預(yù) 選區(qū)域。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，其特征在于，所述根據(jù)衛(wèi)星軌道 參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算所述星載鹽度計(jì)的天線指向的地面定位位置，包括： 利用天線的觀測(cè)視角Θ和天線的方位角0，計(jì)算天線在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的單位觀測(cè)矢量 W./=co^φ?nθ W ^ sin C9sill ： = cos θ 按照預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣了6。173。=16。171。。1'1。。/3。，將衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的單位視矢量胖轉(zhuǎn)換到地 屯、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，得到單位矢量其中，其中，Tiw/s。為單位觀測(cè)矢量W從衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的Ξ維旋轉(zhuǎn)矩 陣，所述Ξ維旋轉(zhuǎn)矩陣與衛(wèi)星姿態(tài)有關(guān)；2、5K X分別對(duì)應(yīng)Zi。。軸、Yi。。軸和Xi。。軸在地屯、 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的單位矢量；？為地屯、直角坐標(biāo)系中的衛(wèi)星位置矢量;r為所述位置矢量的模； V為衛(wèi)星的速度矢量;V為速度的模； 按照W下幾何關(guān)系計(jì)算目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)G;其中，所述幾何關(guān)系包括:S+D = G;D = d·S為衛(wèi)星的位置矢量;D為天線觀測(cè)矢量;G為觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的位置矢 量； 按照w下公式計(jì)算根據(jù)所述觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算地理經(jīng)締度4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述星載 鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖對(duì)所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到 所述星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，包括： 按照W下公式對(duì)所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到所述星載鹽度 計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重：；其中， G觀φ) = |co-pol|2 + |cross-pol|2是天線旁瓣和背瓣增益矩陣，(1Ω為像素對(duì)應(yīng)的陸地、 海水的立體角。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述星載 鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口，包括： 按照W下公式計(jì)算天線接收到的太空福射：串中，G為天線方 向圖，Ω為太空在星載鹽度計(jì)視向上的立體角為星載鹽度計(jì)指向上的太空福射； 按照W下公式計(jì)算天線接收到的太陽福射和月亮福射·rfM 其中， TbS/M為太陽或月亮的福射亮溫，Qs/m為太陽或月亮對(duì)應(yīng)的立體角； 根據(jù)所述太空福射、所述太陽福射和所述月亮福射與所述天線溫度穩(wěn)定性的預(yù)設(shè)關(guān)聯(lián) 關(guān)系，確定適于冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述預(yù)選 區(qū)域和所述時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天線溫度，包括： 根據(jù)所述衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道的軌道參數(shù)和時(shí)間，計(jì)算星載鹽度計(jì)的天線實(shí)際接收到的 實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)； 根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖和所述實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算總的天線溫度。7. -種星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置，其特征在于，包括： 第一確定模塊，用于根據(jù)星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外 定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域； 第二確定模塊，用于根據(jù)所述星載鹽度計(jì)的天線主瓣對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定適于 冷空外定標(biāo)的時(shí)間窗口；所述觀測(cè)數(shù)據(jù)包括:太空福射、太陽福射和月亮福射； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述預(yù)選區(qū)域和所述時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的冷空外定標(biāo)衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌 道，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)天線溫度； 統(tǒng)計(jì)處理模塊，用于對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)天線溫度和所述星載鹽度計(jì)的實(shí)測(cè)天線溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 處理，得到用于校正所述鹽度計(jì)觀測(cè)亮溫偏差的冷空外定標(biāo)系數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置，其特征在于，所述第一確定模 塊，包括： 第一計(jì)算單元，用于根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計(jì)算所述星載鹽度計(jì)的天線 指向的地面定位位置;其中，所述衛(wèi)星軌道參數(shù)包括:衛(wèi)星坐標(biāo)矢量、衛(wèi)星速度矢量;所述衛(wèi) 星姿態(tài)參數(shù)包括:衛(wèi)星俯仰角和衛(wèi)星滾動(dòng)角； 第一確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)網(wǎng)格化地球陸地掩膜數(shù)據(jù)確定所述地面定位位置對(duì)應(yīng)的 呈現(xiàn)狀態(tài);其中，所述呈現(xiàn)狀態(tài)包括:陸地和海洋； 積分計(jì)算單元，用于根據(jù)所述星載鹽度計(jì)的天線對(duì)應(yīng)的天線方向圖對(duì)所述地面定位位 置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì)算，得到所述星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重； 第二確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)闊值對(duì)所述天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重進(jìn)行判斷，確定 適于冷空外定標(biāo)的預(yù)選區(qū)域。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置，其特征在于，所述第一計(jì)算單 元，包括： 第一計(jì)算子單元，用于利用天線的觀測(cè)視角Θ和天線的方位角?>，計(jì)算天線在衛(wèi)星本體 坐標(biāo)系的單位觀測(cè)矢量W;轉(zhuǎn)換子單元，用于按照預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣Teer/s。= Teer/lDcTlw/s。，將衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的單位 視矢量W轉(zhuǎn)換到地屯、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，得到單位矢量其中，其中，Tiw/s。為單位觀測(cè)矢量W從衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的Ξ維旋轉(zhuǎn)矩 陣，所述Ξ維旋轉(zhuǎn)矩陣與衛(wèi)星姿態(tài)有關(guān);3、y、X分別對(duì)應(yīng)Zi。。軸、Yi。。軸和Xi。。軸在地屯、 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的單位矢量；？為地屯、直角坐標(biāo)系中的衛(wèi)星位置矢量;r為所述位置矢量的模； 巧為衛(wèi)星的速度矢量;V為速度的模； 第二計(jì)算子單元，用于按照W下幾何關(guān)系計(jì)算目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)G;其中，所述幾何關(guān) 系包括:S+D = G;D = d · 〇/;S為衛(wèi)星的位置矢量;D為天線觀測(cè)矢量;G 為觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的位置矢量； 第Ξ計(jì)算子單元，用于按照W下公式計(jì)算根據(jù)所述觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算地理經(jīng)締度：10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的星載鹽度計(jì)冷空外定標(biāo)裝置，其特征在于，所述積分計(jì)算單 元，包括： 積分計(jì)算子單元，用于按照W下公式對(duì)所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行積分計(jì) 算，得到所述星載鹽度計(jì)的天線背瓣視場(chǎng)內(nèi)的陸地比重其中，G印如=..|c;o-.polp+ |;.cr〇ss-pol|·2是天線旁瓣和背瓣增益矩陣，dQ為像素對(duì)應(yīng)的 陸地、海水的立體角； 設(shè)置子單元，用于將積分計(jì)算子單元的計(jì)算結(jié)果設(shè)置為所述星載鹽度計(jì)的天線背瓣視 場(chǎng)內(nèi)的陸地比重。
【文檔編號(hào)】G01N22/00GK105842259SQ201610158460
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】趙屹立, 朱建華, 周武, 黃磊, 安文濤
【申請(qǐng)人】國(guó)家海洋技術(shù)中心, 國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心