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专利号: 2023104212910
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化方法,其特征在于,包括:

获取地球大气顶层向月表的短波及长波的辐射通量真值;

不断改变观测几何参数的取值,基于短波及长波的辐射通量真值,以及预设的像元观测模拟值计算公式,计算出不同观测几何参数对应的短波像元观测值和长波像元观测值,所述像元观测模拟值计算公式考虑了大气参数、地面覆盖类型及观测几何参数;基于短波及长波的辐射通量真值,以及不同观测几何参数对应的短波像元观测值和长波像元观测值,计算出对应的像元观测误差,并进一步计算出各像元观测误差对各类观测几何参数变化的敏感度;

基于所有敏感度的平方根均值进行时间平均运算,计算出几何观测误差量化值。

2.根据权利要求1所述的一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化方法,其特征在于:所述预设的像元观测模拟值计算公式的表达式为:其中,MFSW为短波像元观测值,MFLW为长波像元观测值,下角标i为某一像元物空间视场子节点,下角标P为像元物空间视场整体,FSWi和FLWi分别为像元物空间视场子节点i对应的地球大气顶层的短波和长波辐射通量真值;PSWi和PLWi分别为像元物空间视场子节点i对应的地球大气顶层向月表的短波及长波辐射非均匀因子,为方向性辐射亮度与辐射通量之比;ISWi及ILWi分别为子节点i的方向性长波辐亮度及短波辐亮度,FSWi、FLWi、PSWi、PLWi、ISWi及ILWi与像元物空间视场子节点i所在区域的地面覆盖类型、大气状态、观测几何特征密切相关,PSWP和PLWP为整个像元物空间视场的地球大气顶层辐射非均匀因子,通过其内部各子节点的辐射非均匀因子面积加权获得,DLi为月基观测站与像元物空间视场子节点i的距离,vzi为像元物空间视场内部子节点i观测天顶角,ωi为像元物空间视场内部子节点i的视向量与地心观测向量夹角,Ai为像元物空间视场内部子节点i代表的地球大气顶层区域面积,AP为整个像元物空间视场面积,Ai与AP由WGS‑84地球椭球面积积分计算获得,vzP为像元中心观测天顶角,ωP为像元中心视向量与地心观测向量与地心观测向量夹角,DLP为月基观测站到像元中心距离。

3.根据权利要求2所述的一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化方法,其特征在于:所述FSWi、FLWi、PSWi、PLWi、ISWi及ILWi由地球大气层顶‑月基观测站辐射非均匀模型给定。

4.根据权利要求3所述的一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化方法,其特征在于:所述地球大气层顶‑月基观测站辐射非均匀模型的构建方法包括:获取大气参数时空扰动信息,计算地球大气顶层向月表短波及长波辐射非均匀因子对相关大气参数变化的响应敏感度,定量评估相关大气状态参数对地球大气层顶‑月基观测站辐射非均匀因子的影响;

获取月基观测站各类观测几何参数时变信息,计算地球大气顶层向月表短波及长波辐射非均匀因子对各类观测几何参数变化的响应敏感度,定量分析相关观测几何参数对地球大气层顶‑月基观测站辐射非均匀因子的影响;

基于全球地表覆盖数据以月基观测站空间分辨率为基准进行重采样,生成月基观测地球地面覆盖类型数据,计算短波及长波辐射非均匀因子对地面覆盖类型变化的响应规律,分析地球地面覆盖类型对地球大气层顶‑月基观测站辐射非均匀因子的影响。

5.根据权利要求2所述的一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化方法,其特征在于:所述月基观测站与像元物空间视场子节点i的距离DLi和月基观测站到像元中心距离DLP由NASA JPL DE430星历数据距离参数给定;

所述像元中心观测天顶角vzP的计算公式为:

所述像元物空间内部视场子节点i观测天顶角vzi的计算公式为

其中,

其中,γ和 分别为像元物空间视场子节点i的地球WGS‑84椭球中心投影纬度及经度,λV为月基观测站投影点,Xi、Yi、Zi分别为像元物空间视场子节点i的WGS‑84三维笛卡尔坐标;P是像元物空间视场子节点i的椭球法向量,a、b分别为WGS‑84参考椭球段半轴及长半轴;

所述像元中心视向量与地心观测向量与地心观测向量夹角ωP的计算公式为:

所述像元物空间视场子节点i的视向量与地心观测向量夹角ωi的计算公式为

6.根据权利要求1所述的一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化方法,其特征在于:各像元观测误差的计算公式为:ErrSW=MFSW‑FSW

ErrLW=MFLW‑FLW

其中,ErrSW及ErrLW分别为某一像元短波观测误差及像元长波观测误差。

7.根据权利要求1所述的一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化方法,其特征在于:各像元观测误差对各类观测几何参数变化的敏感度的计算公式为:其中,MLW为短波像元观测误差,MSW为长波像元观测误差,S为待评测几何参数量,ΔGY为待测几何参数变化量,ΔESW及ΔELW为短波及长波几何观测误差变化量,i为像元号,j为待评估几何参数编号。

8.根据权利要求7所述的一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化方法,其特征在于:所述几何观测误差量化值的计算公式为:其中,GSW为短波几何观测误差量化值,GLW为短波几何观测误差量化值,K为像元数,T为评估周期内时间节点总数。

9.一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化装置,其特征在于,包括:

真值获取模块,用于获取地球大气顶层向月表的短波及长波的辐射通量真值;

观测值计算模块,用于不断改变观测几何参数的取值,基于短波及长波的辐射通量真值,以及预设的像元观测模拟值计算公式,计算出不同观测几何参数对应的短波像元观测值和长波像元观测值,所述像元观测模拟值计算公式考虑了大气参数、地面覆盖类型及观测几何参数;

灵敏度计算模块,用于基于短波及长波的辐射通量真值,以及不同观测几何参数对应的短波像元观测值和长波像元观测值,计算出对应的像元观测误差,并进一步计算出各像元观测误差对各类观测几何参数变化的敏感度;

几何观测误差量化值计算模块,用于基于所有敏感度的平方根均值进行时间平均运算,计算出几何观测误差量化值。

10.一种地球辐射月基探测平台的几何观测误差量化系统,其特征在于,包括存储介质和处理器;

所述存储介质用于存储指令;

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1‑8中任一项所述的方法。