星載鹽度計冷空外定標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冷空外定標方法和裝置，涉及衛(wèi)星觀測領(lǐng)域，所述方法包括：根據(jù)星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標的預(yù)選區(qū)域；根據(jù)星載鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定標的時間窗口；其中，觀測數(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)域和時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌道，計算標準天線溫度；對標準天線溫度和星載鹽度計的實測天線溫度進行統(tǒng)計處理，得到用于校正鹽度計觀測亮溫偏差的冷空外定標系數(shù)；其能夠定期對鹽度計進行外定標以獲得儀器定標系數(shù)，用于糾正鹽度計獲取的觀測亮溫的偏差，并且，上述方法系統(tǒng)的解決了我國星載鹽度計冷空定標的問題。
【專利說明】
星載鹽度計冷空外定標方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星觀測領(lǐng)域，具體而言，涉及星載鹽度計冷空外定標方法和裝置。
【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)域重點關(guān)注的研究對象。
[0003] 在對海水鹽度進行研究的過程中，首先需要獲取海面鹽度；目前，通過衛(wèi)星搭載微 波輻射計直接獲取目標海面的亮溫數(shù)據(jù)，然后，通過觀測的亮溫數(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，觀測亮溫的精度對反演所得海水鹽度有很 大影響，由于鹽度計的儀器性能衰減等原因會使得其觀測值有一定的偏差，為了保證鹽度 計觀測亮溫的準確定及時糾正儀器觀測亮溫的偏差，需要定期對鹽度計進行外定標以獲得 儀器定標系數(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冷空外定標方法和裝置，能夠定期對鹽度 計進行外定標以獲得儀器定標系數(shù)，用于糾正鹽度計獲取的觀測亮溫的偏差。
[0006] 第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種星載鹽度計冷空外定標方法，包括：
[0007] 根據(jù)星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標的預(yù)選區(qū) 域；
[0008] 根據(jù)星載鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定標的時間窗 口；觀測數(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)域和時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌道，計算標準天線溫 度；
[0010] 對標準天線溫度和星載鹽度計的實測天線溫度進行統(tǒng)計處理，得到用于校正鹽度 計觀測亮溫偏差的冷空外定標系數(shù)。
[0011]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，根 據(jù)星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標的預(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)，計算星載鹽度計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)星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖對地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行 積分計算，得到星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重；
[0015] 根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重進行判斷，確定適于冷空外定標的預(yù) 選區(qū)域。
[0016] 結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種 可能的實施方式，其中，根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計算星載鹽度計的天線指向的 地面定位位置，包括：
[0017] 利用天線的觀測視角Θ和天線的方位角P，計算天線在衛(wèi)星本體坐標系的單位觀 測矢量〗
[0018]按照預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣Tecr/sciTecr/locTloc/sc，將衛(wèi)星本體坐標系中的單位視矢量W轉(zhuǎn) 換到地心旋轉(zhuǎn)坐標系中，得到單位矢量D';其中， 其中，TWs。為單位觀測矢量W從衛(wèi)星本體坐標
系到軌道坐標系的轉(zhuǎn)換對應(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分別對應(yīng)Ζι。。軸、Υι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn)坐標 系中的單位矢量;:F為地心直角坐標系中的衛(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)系計算目標觀測點的坐標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為天線觀測矢量;G為觀測目標點的位置矢 量；
[0020] 按照以下公式計算根據(jù)觀測點坐標計算地理經(jīng)煒度
[0021] 結(jié)合第一方面的第二種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種 可能的實施方式，其中，根據(jù)星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖對地面定位位置的陸地 呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，包括：
[0022] 按照以下公式對地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到星載鹽度計的 天線背瓣視場內(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施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種 可能的實施方式，其中，根據(jù)星載鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適于冷空外 定標的時間窗口，包括：
[0025] 按照以下公式計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視向上的立體角，Th sky為星載鹽度計指向上的太空輻射；
[0026] 按照以下公式計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 于冷空外定標的時間窗口。
[0028] 結(jié)合第一方面的第四種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種 可能的實施方式，其中，根據(jù)預(yù)選區(qū)域和時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌道，計 算標準天線溫度，包括：
[0029]根據(jù)衛(wèi)星實際運行軌道的軌道參數(shù)和時間，計算星載鹽度計的天線實際接收到的 實際觀測數(shù)據(jù)；
[0030] 根據(jù)星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖和實際觀測數(shù)據(jù)，計算總的天線溫度。
[0031] 第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種星載鹽度計冷空外定標裝置，包括：
[0032] 第一確定模塊，用于根據(jù)星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于冷 空外定標的預(yù)選區(qū)域；
[0033] 第二確定模塊，用于根據(jù)星載鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適于 冷空外定標的時間窗口；觀測數(shù)據(jù)包括:太空福射、太陽福射和月殼福射；
[0034]計算模塊，用于根據(jù)預(yù)選區(qū)域和時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌道， 計算標準天線溫度；
[0035]統(tǒng)計處理模塊，用于對標準天線溫度和星載鹽度計的實測天線溫度進行統(tǒng)計處 理，得到用于校正鹽度計觀測亮溫偏差的冷空外定標系數(shù)。
[0036]結(jié)合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，第 一確定t吳塊，包括：
[0037]第一計算單元，用于根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計算星載鹽度計的天線 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] 積分計算單元，用于根據(jù)星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖對地面定位位置的 陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重；
[0040] 第二確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重進行判斷，確定 適于冷空外定標的預(yù)選區(qū)域。
[0041] 結(jié)合第二方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第二種 可能的實施方式，其中，第一計算單元，包括：
[0042] 第一計算子單元，用于利用天線的觀測視角Θ和天線的方位角P，計算天線在衛(wèi)星 本體坐標系的單位觀測矢量_
[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)星本體坐標系中 的單位視矢量W轉(zhuǎn)換到地心旋轉(zhuǎn)坐標系中，得到單位矢量D';其中，
其中，tWs。為單位觀測矢量w從衛(wèi)星本體坐標系到軌道坐標系的轉(zhuǎn)換對應(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分別對應(yīng)Ζι。。軸、Υι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn) 坐標系中的單位矢量;？為地心直角坐標系中的衛(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] 第二計算子單元，用于按照以下幾何關(guān)系計算目標觀測點的坐標G;其中，幾何關(guān) 系包括
-;S為衛(wèi)星的位置矢量;D為天線觀測矢量;G 為觀測目標點的位置矢量；
[0045] 第三計算子單元，用于按照以下公式計算根據(jù)觀測點坐標計算地理經(jīng)煒度：
[0046] 結(jié)合第二方面的第二種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第三種 可能的實施方式，其中，積分計算單元，包括：
[0047] 積分計算子單元，用于按照以下公式對地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計 算，得到星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重
其中
是天線旁瓣和背瓣增益矩陣，(1Ω為像素對應(yīng)的 陸地、海水的立體角；
[0048] 設(shè)置子單元，用于將積分計算子單元的計算結(jié)果設(shè)置為星載鹽度計的天線背瓣視 場內(nèi)的陸地比重。
[0049] 本發(fā)明實施例提供的一種星載鹽度計冷空外定標方法和裝置，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數(shù)據(jù)與實際值偏差較大相比，其能夠通過計算星載鹽度 計翻轉(zhuǎn)姿態(tài)下陸地比重對定標區(qū)域進行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻 射對定標時間進行選擇，最后利用模擬的天線溫度對星載鹽度計實際測得的天線溫度進行 統(tǒng)計處理，得到定標系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國星載鹽度計冷空定標的技術(shù)問題，并且根據(jù) 該定標系數(shù)對鹽度計獲取的觀測亮溫進行糾正，使得糾正后的觀測亮溫更準確。
[0050] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合 所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0051] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對 范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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)明實施例所提供的一種星載鹽度計冷空外定標方法的流程圖；
[0053] 圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的另一種星載鹽度計冷空外定標方法的流程圖； [0054]圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的星載鹽度計地理定位原理示意圖；
[0055] 圖4示出了本發(fā)明實施例所提供的另一種星載鹽度計冷空外定標方法的流程圖；
[0056] 圖5示出了本發(fā)明實施例所提供的一種星載鹽度計冷空外定標裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0057]圖6示出了本發(fā)明實施例所提供的一種星載鹽度計冷空外定標裝置中第一確定模 塊和第一計算單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖7示出了本發(fā)明實施例所提供的一種星載鹽度計冷空外定標裝置中積分計算單 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)明實施例所提供的一種星載鹽度計冷空外定標裝置中計算模塊的 結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0060] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在 此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因 此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的 范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0061] 現(xiàn)有技術(shù)中直接通過觀測的亮溫數(shù)據(jù)反演海水鹽度，由于儀器的衰減性能使得獲 取的亮溫數(shù)據(jù)與實際值偏差較大，故使根據(jù)上述亮溫數(shù)據(jù)反演得到的海水鹽度與實際鹽度 值偏離較大。基于該問題，本發(fā)明實施例提供的一種星載鹽度計冷空外定標方法和裝置，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數(shù)據(jù)與實際值偏差較大相比，定期對鹽 度計進行外定標以獲得儀器定標系數(shù)，用于糾正鹽度計獲取的觀測亮溫的偏差。
[0062] 參考圖1，本發(fā)明實施例提供了一種星載鹽度計冷空外定標方法，所述方法包括如 下步驟：
[0063] S101、根據(jù)星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標的預(yù) 選區(qū)域。
[0064]在上述步驟中，鹽度計即傳感器，該傳感器上設(shè)置有天線，而星載鹽度計就是在衛(wèi) 星上搭載鹽度計；星載鹽度計在正常運行時，是天線的主瓣指向地球，天線的背瓣指向太 空;而本發(fā)明實施例中，是計算星載鹽度計翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重;星載 鹽度計的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下，即天線的主瓣指向太空，天線的背瓣指向地球，計算該翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下天 線背瓣視場內(nèi)的陸地比重;并根據(jù)陸地比重篩選出適合冷空定標的預(yù)選區(qū)域。
[0065] S102、根據(jù)所述星載鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定 標的時間窗口；所述觀測數(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)明實施例通過在預(yù)測軌道上模擬太空輻射、太陽輻射和月亮輻射等預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)， 并根據(jù)模擬的上述預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)篩選出適合冷空定標的時間窗口；其中，上述預(yù)測軌道即 根據(jù)衛(wèi)星的當前實際運行軌道及衛(wèi)星的運行參數(shù)，預(yù)測的衛(wèi)星在下一個時刻的運行軌道， 在確定了上述預(yù)設(shè)軌道且計算出上述每個預(yù)測軌道上對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)后，根據(jù)上述預(yù) 設(shè)觀測數(shù)據(jù)對天線溫度穩(wěn)定性的影響（即上述預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)與天線溫度穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)關(guān) 系），確定適合冷空定標的時間窗口；其中，該時間窗口優(yōu)選為一個時間段。
[0067] S103、根據(jù)所述預(yù)選區(qū)域和所述時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌道， 計算標準天線溫度。
[0068] 步驟101中確定了適于冷空外定標的預(yù)選區(qū)域，步驟102中確定了適于冷空外定標 的時間窗口，根據(jù)上述預(yù)選區(qū)域和時間窗口即確定了冷空外定標對應(yīng)的衛(wèi)星實際運行軌 道;而在該衛(wèi)星實際運行軌道中，可以根據(jù)衛(wèi)星實際運行軌道的軌道參數(shù)、衛(wèi)星運行時的姿 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)等綜合計算出總的天線溫度。
[0069] S104、對所述標準天線溫度和所述星載鹽度計的實測天線溫度進行統(tǒng)計處理，得 到用于校正所述鹽度計觀測亮溫偏差的冷空外定標系數(shù)。
[0070] 具體的，首先獲取在步驟103確定的冷空外定標對應(yīng)的衛(wèi)星實際運行軌道中，獲取 星載鹽度計直接采集的實測天線溫度;將該實測天線溫度與步驟103中綜合計算出總的天 線溫度進行統(tǒng)計處理，即可得到冷空外定標系數(shù)，該冷空外定標系數(shù)用于校正所述鹽度計 的觀測亮溫偏差，使得校正后的觀測亮溫更接近于實際的觀測亮溫，以便后續(xù)根據(jù)該觀測 亮溫反演的海水鹽度值更接近于實際鹽度值。
[0071] 本發(fā)明實施例提供的一種星載鹽度計冷空外定標方法和裝置，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數(shù)據(jù)與實際值偏差較大相比，其能夠通過計算星載鹽度 計翻轉(zhuǎn)姿態(tài)下陸地比重對定標區(qū)域進行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻 射對定標時間進行選擇，最后利用模擬的天線溫度對星載鹽度計實際測得的天線溫度進行 統(tǒng)計處理，得到定標系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國星載鹽度計冷空定標的技術(shù)問題，并且根據(jù) 該定標系數(shù)對鹽度計獲取的觀測亮溫進行糾正，使得糾正后的觀測亮溫更準確。
[0072] 進一步，參考圖2,本發(fā)明實施例中進行針對上述步驟101中，確定適于冷空外定標 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)，計算所述星載鹽度計的天線指向的地 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)星滾動角。
[0074]具體的，星載鹽度計冷空定標區(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)計算傳感器指向的地面定位位置(或者為定位點）。
[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)是標準數(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)所述星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖對所述地面定位位置的陸地 呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到所述星載鹽度計的天線背瓣視場內(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)天線方向圖計算傳感器 背瓣視場內(nèi)的陸地比重。
[0079] S204、根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對所述天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重進行判斷，確定適于冷空 外定標的預(yù)選區(qū)域。
[0080] 具體的，設(shè)置一個陸地比重閾值，根據(jù)該陸地比重閾值對陸地比重進行判斷，確定 陸地比重小于上述陸地比重閾值對應(yīng)的區(qū)域為冷空外定標的預(yù)選區(qū)域。
[0081] 具體的，在設(shè)置陸地比重閾值時，背景場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)計得到適于進行冷空定標的閾值在0.02%-0.03%，范圍對應(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)，計算所述星載鹽度 計的天線指向的地面定位位置，包括：
[0083] 利用天線的觀測視角Θ和天線的方位角識，計算天線在衛(wèi)星本體坐標系的單位觀 測矢量^
[0084] 按照預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣TeWsci二^:^^^/^將衛(wèi)星本體坐標系中的單位視矢量評轉(zhuǎn) 換到地心旋轉(zhuǎn)坐標系中，得到單位矢暈D 7 :其中，
中，Tws。為單位觀測矢量W從衛(wèi)星本體坐標系到軌道坐標系的轉(zhuǎn)換對應(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、交分別對應(yīng)Ζι。。軸、Τι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn) 坐標系中的單位矢量；？為地心直角坐標系中的衛(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)系計算目標觀測點的坐標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為天線觀測矢量;G為觀測目標點的
位置矢量；
[0086] 按照以下公式計算根據(jù)所述觀測點坐標計算地理經(jīng)煒度
[0087]具體的，上述步驟201的過程，先計算天線在衛(wèi)星本體坐標系的單位觀測矢量W，公 式如下
纟后將星體坐標系（即上述衛(wèi)星本體坐標系）中的單位視矢量W轉(zhuǎn) 換到地心旋轉(zhuǎn)坐標系中，得到單位矢量D7 ;其旋轉(zhuǎn)矩陣為
[0088]星體坐標系到軌道坐標系的轉(zhuǎn)換是由與衛(wèi)星姿態(tài)有關(guān)的三維旋轉(zhuǎn)矩陣實現(xiàn)的。衛(wèi) 星在運動過程中的俯仰(PitCh)、滾動(ro11)和偏航(yaw)三個角度是隨時間變化的，因此 該坐標系的轉(zhuǎn)換矩陣也是也是隨時間變化的。轉(zhuǎn)換矩陣為：
[0089]
[0090]星體坐標系到地心旋轉(zhuǎn)坐標系之間的變換，首先要計算得到星體坐標系的三個坐 標軸在地心旋轉(zhuǎn)坐標系中的單位矢量。
[0091] Ζι。。軸、Υι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn)坐標系中的單位矢量分別為 ；因此， 局部坐標系到地心旋轉(zhuǎn)坐標系的矩陣為：
[0092]
[0093] 其中，戶為地心直角坐標系中的衛(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)坐標系下的衛(wèi)星位置矢量S和天線單位觀測矢量亇，如果 再求得觀測矢量的長度d，就可以得到觀測矢量D，那么根據(jù)圖3所示的幾何關(guān)系就可以解算 出目標點的位置G。
[0095] 如圖3所示，根據(jù)衛(wèi)星的位置矢量S、天線觀測矢量D和觀測目標點的位置矢量G之 間的幾何關(guān)系可以得出：S+D=G，即：S+d · D' =G;
[0096] 式中存在兩個未知數(shù)，必須再建立一個方程，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G代入：
[0097] 中，其中，a為地球的半長軸，e為地球偏心率。于是得到：
L〇1〇0」觶一兀二次萬程，取斜跑的購個根中較小的那一個，因為這個根是觀測矢量與地 球近端的交點，求得d，可以計算得到目標觀測點的坐標G。
[0101]考慮地球扁率的影響，通過觀測點坐標計算地理經(jīng)煒度如下式：
[0102] 通過以上計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觀測 點經(jīng)煒度坐標。
[0103] 具體的，上述計算得到的目標觀測點經(jīng)煒度坐標即確定適于冷空外定標的預(yù)選區(qū) 域。
[0104] 在星載鹽度計冷空定標區(qū)域選擇中還傳感器背瓣陸地比重計算兩項關(guān)鍵技術(shù)，本 發(fā)明實施例具體通過以下方法實現(xiàn)，所述方法具體包括：
[0105] 按照以下公式對所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到所述星載
鹽度計的不能裡輸加 +?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 素對應(yīng)的陸地、海水的立體角。
[0108] 具體的，首先，需要計算衛(wèi)星平臺翻轉(zhuǎn)時天線背瓣視場內(nèi)陸地的比重，這是為了保 證視場內(nèi)目標輻射相對均一且容易模擬。在實際計算中，假設(shè)地球目標輻射值相同，則陸地
I I 豐'~_*、I~~I t -r I ./. / . r ^、?
[0109]
[0110] I天線旁瓣和背瓣增益矩陣，d Ω為像素對應(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不同，需要對衛(wèi)星每個重復(fù)周期內(nèi)的所有升 降軌都進行計算。
[0112] 在確定了適于冷空外定標的預(yù)選區(qū)域之后，還需要確定適于冷空外定標的時間窗 口，具體的，如圖3所示，確定時間窗口的具體方法具體如下：
[0113]星載鹽度計冷空定標時間選擇是首先利用衛(wèi)星軌道參數(shù)，包括衛(wèi)星坐標矢量、速 度矢量，將處于衛(wèi)星本體坐標系傳感器指向轉(zhuǎn)換到天球坐標系，然后根據(jù)天球坐標系下的 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，通過評估太空輻射對的天線溫度的穩(wěn)定 性的影響以及太陽輻射和月亮輻射對天線溫度的影響篩選出適合冷空定標的時間。
[0114] 對應(yīng)的，利用天線方向圖計算天線接收到的+
[0115] 按照以下公式計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視向上的立體角，Tfky為星載鹽度計指向上的太空輻 射；
[0116] 由于太陽和月亮可以看作點光源，所以太陽/月亮的直接輻射可以采用以下公式 計算，即：
[0117] 按照以下公式計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的時間窗口。
[0119]由于鹽度計衛(wèi)星采用太陽同步軌道，衛(wèi)星平臺相對太陽的方向是不變的，但由于 地球運行軌道的原因，衛(wèi)星平臺相對于冷空背景的角度變化大約為1°/天，變化周期為1年。 針對同一定標軌道，在不同時間進行冷空定標時冷空背景輻射并不一致，需要在一年中選 擇合適的時間以滿足冷空定標中冷空輻射場均勻的要求。為了實現(xiàn)精確定標，要求在定標 過程中，及選定的定標時間內(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的預(yù)選區(qū)域和適于冷空外定標的時間窗口， 即可確定用于冷空外定標的衛(wèi)星實際運行軌道，參考圖4,根據(jù)該用于冷空外定標的衛(wèi)星實 際運行軌道，計算標準天線溫度的具體方法包括：
[0121] S301、根據(jù)所述衛(wèi)星實際運行軌道的軌道參數(shù)和時間，計算星載鹽度計的天線實 際接收到的實際觀測數(shù)據(jù)。
[0122] S302、根據(jù)星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖和所述實際觀測數(shù)據(jù)，計算總的 天線溫度。
[0123] 綜合上述步驟301~上述步驟302,基于星載鹽度計冷空定標區(qū)域選擇和時間選擇 的確定星載鹽度計進行冷空定標的軌道。在星載鹽度計完成冷空定標的操作后，基于用于 冷空外定標的衛(wèi)星實際運行軌道的軌道參數(shù)和時間，計算傳感器天線實際接收到的太空輻 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 總的天線溫度與實測的天線溫度對比進行定標，最終獲得冷空定標系數(shù)。
[0124] 本發(fā)明實施例提供的一種星載鹽度計冷空外定標方法，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數(shù)據(jù)與實際值偏差較大相比，其能夠通過計算星載鹽度計翻轉(zhuǎn) 姿態(tài)下陸地比重對定標區(qū)域進行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻射對定 標時間進行選擇，最后利用模擬的天線溫度對星載鹽度計實際測得的天線溫度進行統(tǒng)計處 理，得到定標系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國星載鹽度計冷空定標的技術(shù)問題，并且根據(jù)該定標 系數(shù)對鹽度計獲取的觀測亮溫進行糾正，使得糾正后的觀測亮溫更準確。
[0125] 本發(fā)明實施例還提供了一種星載鹽度計冷空外定標裝置，所述裝置用于執(zhí)行上述 星載鹽度計冷空外定標方法，參考圖5，所述裝置包括：
[0126] 第一確定模塊11，用于根據(jù)星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于 冷空外定標的預(yù)選區(qū)域；
[0127] 第二確定模塊12,用于根據(jù)星載鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適 于冷空外定標的時間窗口；觀測數(shù)據(jù)包括:太空福射、太陽福射和月殼福射；
[0128] 計算模塊13,用于根據(jù)預(yù)選區(qū)域和時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌 道，計算標準天線溫度；
[0129] 統(tǒng)計處理模塊14,用于對標準天線溫度和星載鹽度計的實測天線溫度進行統(tǒng)計處 理，得到用于校正鹽度計觀測亮溫偏差的冷空外定標系數(shù)。
[0130] 本發(fā)明實施例提供的一種星載鹽度計冷空外定標裝置，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數(shù)據(jù)與實際值偏差較大相比，其能夠通過計算星載鹽度計翻轉(zhuǎn) 姿態(tài)下陸地比重對定標區(qū)域進行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻射對定 標時間進行選擇，最后利用模擬的天線溫度對星載鹽度計實際測得的天線溫度進行統(tǒng)計處 理，得到定標系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國星載鹽度計冷空定標的技術(shù)問題，并且根據(jù)該定標 系數(shù)對鹽度計獲取的觀測亮溫進行糾正，使得糾正后的觀測亮溫更準確。
[0131 ]進一步的，該星載鹽度計冷空外定標裝置中，參考圖6，第一確定模塊11，包括：
[0132] 第一計算單元111，用于根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計算星載鹽度計的天 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 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] 積分計算單元113,用于根據(jù)星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖對地面定位位 置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重；
[0135] 第二確定單元114,用于根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重進行判斷，確 定適于冷空外定標的預(yù)選區(qū)域。
[0136]進一步的，該星載鹽度計冷空外定標裝置中，參考圖6，第一計算單元111，包括：
[0137] 第一計算子單元1111，戶$制田￥&的咖》_角0和天線的方位角??，計算天線在 衛(wèi)星本體坐標系的單位觀測矢量
[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 系中的單位視矢量W轉(zhuǎn)換到地心旋轉(zhuǎn)坐標系中，
得到單位矢量D';其中， 其中，TWs。為單位觀測矢量W從衛(wèi)星本體坐標系到軌道坐標系的轉(zhuǎn)換對應(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、?分別對應(yīng)Ζι。。軸、Υι。。軸和Χι。。軸在地心旋轉(zhuǎn) 坐標系中的單位矢量為地心直角坐標系中的衛(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] 第二計筧子單元ΠΠ,用干桉照以下幾何關(guān)系計算目標觀測點的坐標G;其中，幾 何關(guān)系包??
L ;:s為衛(wèi)星的位置矢量;D為天線觀測矢 量;G為觀測目標點的位置矢量；
[0140] 第三計算子單元1114,用于按照以下公式計算根據(jù)觀測點坐標計算地理經(jīng)煒度：
[0141] 進一步的，該星載鹽度計冷空外定標裝置中，參考圖7,積分計算單元113,包括：
[0142] 積分計算子單元1131，用于按照以下公式對地而由你你?的陡袖STO仲太進奸和 分計算，得到星載鹽度計的天線背瓣視場內(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,用于將積分計算子單元的計算結(jié)果設(shè)置為星載鹽度計的天線背 瓣視場內(nèi)的陸地比重。
[0144] 進一步的，該星載鹽度計冷空外定標裝置中，參考圖7,第二確定模忭
[0145] 第二計算單元121，用于按照以下公式計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視向上的立體角，Tfy為星載鹽度計指向上 的太空輻射；
「mai笛二彳99田豐始照以下公式計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的時間窗口。
[0148] 進一步的，該星載鹽度計冷空外定標裝置中，參考圖8,計算模塊13,包括：
[0149] 第四計算單元131，用于根據(jù)衛(wèi)星實際運行軌道的軌道參數(shù)和時間，計算星載鹽度 計的天線實際接收到的實際觀測數(shù)據(jù)；
[0150] 第五計算單元132,用于根據(jù)星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖和實際觀測數(shù) 據(jù)，計算總的天線溫度。
[0151] 本發(fā)明實施例提供的一種星載鹽度計冷空外定標裝置，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數(shù)據(jù)與實際值偏差較大相比，其能夠通過計算星載鹽度計翻轉(zhuǎn) 姿態(tài)下陸地比重對定標區(qū)域進行選擇，通過模擬太空背景輻射、太陽輻射和月亮輻射對定 標時間進行選擇，最后利用模擬的天線溫度對星載鹽度計實際測得的天線溫度進行統(tǒng)計處 理，得到定標系數(shù)，這系統(tǒng)的解決了我國星載鹽度計冷空定標的技術(shù)問題，并且根據(jù)該定標 系數(shù)對鹽度計獲取的觀測亮溫進行糾正，使得糾正后的觀測亮溫更準確。
[0152] 本發(fā)明實施例所提供的進行星載鹽度計冷空外定標的計算機程序產(chǎn)品，包括存儲 了程序代碼的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實施例 中所述的方法，具體實現(xiàn)可參見方法實施例，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施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0154] 在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以 通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實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，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可 以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，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，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個 網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目 的。
[0156] 另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以 是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。
[0157] 所述功能如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以 存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說 對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計 算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個 人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。 而前述的存儲介質(zhì)包括:U盤、移動硬盤、只讀存儲器(R0M，Read-0nly Memory)、隨機存取存 儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0158] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，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)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1. 一種星載鹽度計冷空外定標方法，其特征在于，包括： 根據(jù)星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標的預(yù)選區(qū)域； 根據(jù)所述星載鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定標的時間窗 口；所述觀測數(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)域和所述時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌道，計算標準天 線溫度； 對所述標準天線溫度和所述星載鹽度計的實測天線溫度進行統(tǒng)計處理，得到用于校正 所述鹽度計觀測亮溫偏差的冷空外定標系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載鹽度計冷空外定標方法，其特征在于，所述根據(jù)星載鹽度 計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外定標的預(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)，計算所述星載鹽度計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)所述星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖對所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài) 進行積分計算，得到所述星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重； 根據(jù)預(yù)設(shè)闊值對所述天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重進行判斷，確定適于冷空外定標的預(yù) 選區(qū)域。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的星載鹽度計冷空外定標方法，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)，計算所述星載鹽度計的天線指向的地面定位位置，包括： 利用天線的觀測視角Θ和天線的方位角0，計算天線在衛(wèi)星本體坐標系的單位觀測矢量 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)星本體坐標系中的單位視矢量胖轉(zhuǎn)換到地 屯、旋轉(zhuǎn)坐標系中，得到單位矢量其中，其中，Tiw/s。為單位觀測矢量W從衛(wèi)星本體坐標系到軌道坐標系的轉(zhuǎn)換對應(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分別對應(yīng)Zi。。軸、Yi。。軸和Xi。。軸在地屯、 旋轉(zhuǎn)坐標系中的單位矢量；？為地屯、直角坐標系中的衛(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)系計算目標觀測點的坐標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為天線觀測矢量;G為觀測目標點的位置矢 量； 按照w下公式計算根據(jù)所述觀測點坐標計算地理經(jīng)締度4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的星載鹽度計冷空外定標方法，其特征在于，所述根據(jù)所述星載 鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖對所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到 所述星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，包括： 按照W下公式對所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到所述星載鹽度 計的天線背瓣視場內(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所述的星載鹽度計冷空外定標方法，其特征在于，所述根據(jù)所述星載 鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適于冷空外定標的時間窗口，包括： 按照W下公式計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視向上的立體角為星載鹽度計指向上的太空福射； 按照W下公式計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的時間窗口。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載鹽度計冷空外定標方法，其特征在于，所述根據(jù)所述預(yù)選 區(qū)域和所述時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌道，計算標準天線溫度，包括： 根據(jù)所述衛(wèi)星實際運行軌道的軌道參數(shù)和時間，計算星載鹽度計的天線實際接收到的 實際觀測數(shù)據(jù)； 根據(jù)星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖和所述實際觀測數(shù)據(jù)，計算總的天線溫度。7. -種星載鹽度計冷空外定標裝置，其特征在于，包括： 第一確定模塊，用于根據(jù)星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重，確定適于冷空外 定標的預(yù)選區(qū)域； 第二確定模塊，用于根據(jù)所述星載鹽度計的天線主瓣對應(yīng)的預(yù)設(shè)觀測數(shù)據(jù)，確定適于 冷空外定標的時間窗口；所述觀測數(shù)據(jù)包括:太空福射、太陽福射和月亮福射； 計算模塊，用于根據(jù)所述預(yù)選區(qū)域和所述時間窗口對應(yīng)的冷空外定標衛(wèi)星實際運行軌 道，計算標準天線溫度； 統(tǒng)計處理模塊，用于對所述標準天線溫度和所述星載鹽度計的實測天線溫度進行統(tǒng)計 處理，得到用于校正所述鹽度計觀測亮溫偏差的冷空外定標系數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的星載鹽度計冷空外定標裝置，其特征在于，所述第一確定模 塊，包括： 第一計算單元，用于根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)，計算所述星載鹽度計的天線 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； 積分計算單元，用于根據(jù)所述星載鹽度計的天線對應(yīng)的天線方向圖對所述地面定位位 置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計算，得到所述星載鹽度計的天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重； 第二確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)闊值對所述天線背瓣視場內(nèi)的陸地比重進行判斷，確定 適于冷空外定標的預(yù)選區(qū)域。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的星載鹽度計冷空外定標裝置，其特征在于，所述第一計算單 元，包括： 第一計算子單元，用于利用天線的觀測視角Θ和天線的方位角?>，計算天線在衛(wèi)星本體 坐標系的單位觀測矢量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)星本體坐標系中的單位 視矢量W轉(zhuǎn)換到地屯、旋轉(zhuǎn)坐標系中，得到單位矢量其中，其中，Tiw/s。為單位觀測矢量W從衛(wèi)星本體坐標系到軌道坐標系的轉(zhuǎn)換對應(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分別對應(yīng)Zi。。軸、Yi。。軸和Xi。。軸在地屯、 旋轉(zhuǎn)坐標系中的單位矢量；？為地屯、直角坐標系中的衛(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； 第二計算子單元，用于按照W下幾何關(guān)系計算目標觀測點的坐標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為天線觀測矢量;G 為觀測目標點的位置矢量； 第Ξ計算子單元，用于按照W下公式計算根據(jù)所述觀測點坐標計算地理經(jīng)締度：10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的星載鹽度計冷空外定標裝置，其特征在于，所述積分計算單 元，包括： 積分計算子單元，用于按照W下公式對所述地面定位位置的陸地呈現(xiàn)狀態(tài)進行積分計 算，得到所述星載鹽度計的天線背瓣視場內(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為像素對應(yīng)的 陸地、海水的立體角； 設(shè)置子單元，用于將積分計算子單元的計算結(jié)果設(shè)置為所述星載鹽度計的天線背瓣視 場內(nèi)的陸地比重。
【文檔編號】G01N22/00GK105842259SQ201610158460
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】趙屹立, 朱建華, 周武, 黃磊, 安文濤
【申請人】國家海洋技術(shù)中心, 國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心