一種基于衛(wèi)星軌道特性獲取衛(wèi)星太陽角和時間的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于遙感圖像信息處理領(lǐng)域，涉及一種利用衛(wèi)星太陽同步特性及其演變計 算衛(wèi)星太陽高度角和方位角以及觀測時間的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 遙感圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國土資源調(diào)查與監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)林水利、生態(tài)環(huán) 境、城市規(guī)劃與建設(shè)、國家重大工程等領(lǐng)域。目前，遙感衛(wèi)星軌道一般采用太陽同步回歸軌 道，即設(shè)計標(biāo)稱軌道半長軸和軌道傾角，保證太陽同步回歸特性。太陽同步軌道特征為經(jīng) 過相同煒度的地方時相同，可以實現(xiàn)對地面同一地區(qū)以相同的光照和觀測條件進(jìn)行動態(tài)監(jiān) 測，降交點（降軌經(jīng)過赤道處）地方時設(shè)計為上午10:30或者下午1:30。
[0003] 隨著衛(wèi)星數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，遙感用戶對圖像的質(zhì)量越發(fā)關(guān)注。衛(wèi)星圖像質(zhì)量與光 照條件有關(guān)，受太陽高度角和方位角的影響；同時，太陽高度角和方位角也是遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用 必須使用的參數(shù)。遙感圖像太陽位置角的確定不僅與成像的日期、時間和圖像所在的經(jīng)煒 度息息相關(guān)，受衛(wèi)星入軌偏差以及衛(wèi)星運行過程中地心引力、大氣阻力、太陽引力等各種攝 動的影響，軌道傾角發(fā)生變化，降交點地方時會產(chǎn)生漂移，也會引起圖像太陽高度角和方位 角的變化。
[0004] 通常，衛(wèi)星遙感圖像太陽高度角和方位角的計算，有兩種典型方法。一種方法是基 于衛(wèi)星遙感圖像精確的成像日期、時間點和經(jīng)煒度信息進(jìn)行求解，但是在未知遙感圖像成 像時間的情況下，該種方法將不能求解；另一種方法是基于衛(wèi)星標(biāo)稱的運行軌跡，但是方法 并未考慮衛(wèi)星發(fā)射時的偏差和運行過程各種攝動因素的影響，計算結(jié)果存在一定誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種在未知衛(wèi)星星歷數(shù) 據(jù)和具體成像時間點的情況下，根據(jù)遙感衛(wèi)星標(biāo)稱軌道以及軌道運行過程中的變化，精確 計算衛(wèi)星太陽高度角、方位角和成像時間點等相關(guān)參數(shù)的方法，可用于遙感數(shù)據(jù)定量化應(yīng) 用參數(shù)輸入的依據(jù)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于衛(wèi)星軌道特性獲取衛(wèi)星太陽角和時間的方 法，包括如下步驟：
[0007] (1)根據(jù)衛(wèi)星的太陽同步軌道特性，由衛(wèi)星的軌道高度推算出衛(wèi)星的軌道傾角 Λ D 7 / = arccos(-」^(」·) 2)，a = Re+h ;其中，?為衛(wèi)星軌道面轉(zhuǎn)動的速率，Re為地球赤道半 9.964 a 徑，a為衛(wèi)星軌道半長軸，h為衛(wèi)星軌道高度；
[0008] (2)利用衛(wèi)星軌道根數(shù)，計算衛(wèi)星降軌過赤道處星下點的經(jīng)度和北京時間，并換算 為地方時后得到降交點地方時LocalTime ;
[0009] (3)根據(jù)步驟（1)和步驟（2)的結(jié)果，計算得到衛(wèi)星星下點過任意煒度時的煒 度地方時 LocalTimeLat= LocalTime+Time，其中，Time = _arcsin(sinlat*cosi/sini/ coslat) *4*60，Iat 為諱度；
[0010] (4)根據(jù)衛(wèi)星軌道傾角入軌偏差Λ i和運行過程中衛(wèi)星軌道傾角每天變化率di， 計算得到衛(wèi)星地方時的變化L0CalTimeaange和任意煒度的實際地方時LocalTime Ke al，
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種基于衛(wèi)星軌道特性獲取衛(wèi)星太陽角和時間的方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 根據(jù)衛(wèi)星的太陽同步軌道特性，由衛(wèi)星的軌道高度推算出衛(wèi)星的軌道傾角 z = arccos(----(-2丨，a = Re+h ;其中0為衛(wèi)星軌道面轉(zhuǎn)動的速率，Re為地球赤道半 9.964 a 徑，a為衛(wèi)星軌道半長軸，h為衛(wèi)星軌道高度； (2) 利用衛(wèi)星軌道根數(shù)，計算衛(wèi)星降軌過赤道處星下點的經(jīng)度和北京時間，并換算為地 方時后得到降交點地方時LocalTime ; (3) 根據(jù)步驟（1)和步驟（2)的結(jié)果，計算得到衛(wèi)星星下點過任意煒度時的煒度地方時 LocalTimeLat= LocalTime+Time, Time = -arcsin (sinlat^cosi/sini/coslat) *4*60, Iat為煒度； (4) 根據(jù)衛(wèi)星軌道傾角入軌偏差A(yù)i和運行過程中衛(wèi)星軌道傾角每天變化率di，計算 得到衛(wèi)星地方時的變化L0CalTime aange和任意煒度的實際地方時LocalTime Keal，
LocalTimelteal= LocalTimeljal^LocalTimechange, At 為衛(wèi)星運行時間； (5) 計算獲得衛(wèi)星側(cè)擺后的實際地方時 LocalTimeljatl= LocalTime Keal+LocalTimeeebai， 其中： LocalTimecebai= Lon 1*4*60, Lonl = Earth_instance*360/(2* π *Re)/cos (Lat)， Earth_instance = (180- Z ABO-Angle)* π *Re/180， ΖΑΒΟ = (arcsin(R^+/?)*sin 辦廣丨80 *疋，Angle為衛(wèi)星側(cè)擺角度，衛(wèi)星向東側(cè)擺為 Rc 正數(shù)，向西側(cè)擺為負(fù)數(shù)； (6) 計算得到太陽高度角H和太陽方位角A， H = arcsin (sin (Iat) X sin(δ )+cos (Iat) X cos(δ ) X cos (T))， A = arccos ((sin δ -sinHX sinlat) / (cosHX coslat))， 其中F = (12 - 二" * 15, δ為太陽赤諱； 24 本 60 * 60 (7) 計算得到觀測地點的北京時間BJTime = LocalTimelatl-(Lon-120) X 4 X 60,單位為 秒，式中Lon為經(jīng)度。
【專利摘要】一種基于衛(wèi)星軌道特性獲取衛(wèi)星太陽角和時間的方法，步驟為：(1)根據(jù)衛(wèi)星的太陽同步軌道特性，由衛(wèi)星的軌道高度推算出軌道傾角；(2)利用衛(wèi)星軌道根數(shù)，計算衛(wèi)星降軌過赤道處星下點的經(jīng)度和北京時間，并換算為地方時得到降交點地方時；(3)計算得到衛(wèi)星星下點過任意緯度時的緯度地方時；(4)根據(jù)衛(wèi)星軌道傾角入軌偏差和運行過程中衛(wèi)星軌道傾角每天變化率，計算得到衛(wèi)星地方時的變化和任意緯度實際地方時；(5)計算獲得衛(wèi)星側(cè)擺后的實際地方時；(6)計算得到太陽高度角、太陽方位角以及觀測地點的北京時間。本發(fā)明可在未知衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)和具體成像時間的情況下，根據(jù)遙感衛(wèi)星標(biāo)稱軌道及其變化，即可精確計算衛(wèi)星太陽高度角、方位角和成像時間。
【IPC分類】G01C1-00
【公開號】CN104833335
【申請?zhí)枴緾N201510205041
【發(fā)明人】王靜巧, 易維, 曾湧, 彭勇釗
【申請人】中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月27日