[发明专利]一种结合卫星轨道特性的光学遥感器信噪比确定方法

权利要求书

1.一种结合卫星轨道特性的光学遥感器信噪比确定方法，其特征在于步骤如下：

(1)卫星沿圆锥曲线运动，圆锥曲线的焦点F位于地心，则卫星轨道方程写成地心距r为：

r=a(1-e2)1+ecosf]]>

卫星偏近点角E与真近点角f的关系是：

acosE＝ae+rcosf

bsinE＝rsinf

则卫星在以焦点F为原点的坐标位置为：

rcosf＝a(cosE-e)

rsinf=a1-e2sinE]]>

r＝a(1-ecosE)

其中：e为卫星轨道偏心率；

a为卫星轨道长半轴；

b为卫星轨道短半轴；

(2)根据卫星在轨道上运动的近地点时刻t_p，以及近地点时刻t_p对应的真近点角f，此时f＝0，得到GMT时刻卫星偏近点角E与时间关系为：

GMT-tp=a3μ(E-esinE)=T2π(E-esinE)]]>

其中，T为卫星轨道的轨道周期，

a为卫星轨道的半长轴，μ＝Gm，G为地心引力常数，m为地球质量；

(3)将卫星地心轨道坐标系Ox₀y₀z₀与卫星赤道惯性坐标系OXYZ进行转换，得到卫星在赤道惯性坐标系中的坐标为：

xyz=a(1-e2)1+ecosfcosΩcos(ω+f)-sinΩsin(ω+f)cosisinΩcos(ω+f)+cosΩsin(ω+f)cosisin(ω+f)sini]]>

其中：Ω为升交点赤经；

ω为卫星近地点俯角；

i为轨道倾角；

(4)在赤道惯性坐标系中，根据卫星的位置坐标(x，y，z)和地球自转角速度ω_e得到卫星在GMT时刻星下点纬度：

纬度S₁＝Ω+tan^-1[cositan(ω+f)]-ω_e(GMT-t_p)

(5)根据步骤(4)得到的卫星在GMT时刻太阳星下点纬度、太阳星下点纬度和卫星过顶时间t，得到当前成像GMT时刻目标点的太阳高度角θ：

θ＝arcsin[sinS₁×sinS₂+sinS₁cosS₂cost]；

其中：S₁为卫星星下点纬度；

S₂为太阳星下点纬度；

t为卫星过顶时间；

(6)根据地面目标反射率和太阳高度角θ，得到遥感器的入瞳辐亮度L；

遥感器的入瞳辐亮度L的计算公式为：

L＝L_λτ_v(w·m^-2·μm^-1·sr^-1)

式中，τ_v为上行大气透过率，

L_λ为地球表面的入射辐亮度，

式中，ρ为地面目标反射率；

H为地球表面的辐照度；

(7)利用遥感器的器件参数和步骤(6)得到的入瞳辐亮度L，得到遥感器像面获取的信号S为：

S=NAπ(1-ϵ)tληLτΔλ·1064F2hc]]>

其中，N为TDICCD的积分级数，A为探测器单个像元面积，ε为次镜遮拦比，t为积分时间，λ为探测波长的平均值，η为器件量子效率，L为步骤(6)得到的遥感器入瞳辐亮度，F为光学系统的F数，h为普朗克常数，c为光速，Δλ为波长差；

(8)利用步骤(7)获取的信号S得到遥感器的信噪比为：

SNR=SS+N1+N2]]>

其中，N₁为TDICCD的噪声，N₂为遥感器电路噪声；

(9)利用步骤(8)得到的信噪比SNR与设定的遥感器信噪比SNR_设定进行比较，当信噪比SNR比SNR_设定值小时，则调整TDICCD的积分级数和遥感器的增益直到满足遥感器的信噪比要求，最后利用确定的遥感器信噪比设计遥感器。