[发明专利]一种利用恒星观测数据校正光学成像卫星大气折射的方法

说明书

本发明涉及一种利用恒星观测数据校正光学成像卫星大气折射的方法，属于遥感图像处理技术领域。包括以下步骤：S1根据所观测卫星图像的光波波段，建立大气分层模型；S2建立恒星光线折射模型，利用所观测到的恒星偏折现象，以及逐层前向迭代算法对大气折射率进行计算；S3通过恒星光线折射模型以及大气折射率，对偏折的恒星光线进行修正，并通过修正结果，对大气折射率进行更新；S4通过恒星光线折射模型以及卫星的共面性质以及更新的大气折射率，对恒星光线折射现象进行预测。本发明在对恒星偏折现象观测的基础上对大气折射率进行估算，更能反映大气折射率的波动性特征；本发明所述方法也可以用在卫星观测空间目标经两次大气折射的情况。

技术领域

本发明涉及一种利用恒星观测数据校正光学成像卫星大气折射的方法，属于遥感图像处理技术领域。

背景技术

近年来，光学成像卫星由于其观测地域广，不易受国界限制，不易受电磁干扰等优势，一直以来都是各国研究的重点，而在光学成像卫星观测中，恒星由于其位置相对固定，在卫星的定标定位以及导航过程中都发挥着重要作用，对恒星进行提取和位置确定也往往是研究的重点。

但是，在现有的光学成像卫星观测中，往往没有考虑恒星光线由于大气折射造成偏折的现象，故会误将恒星视为所监视目标，造成了监视资源的浪费，且在观星过程中，由于没有考虑到大气折射的现象，从而不能在恒星刚刚出现时就进行追踪，从而降低了观星的效果。

此外，以前的大气折射方法往往关注的是对地面目标的大气折射建模或者是地面对空中目标的大气折射建模，即仅仅关注了光线通过一层大气的折射情况，而对于卫星观测恒星或者空间目标这种经过两次折射的情况并未加以讨论。

与此同时，在大气折射率的建模上，经典的大气折射率计算公式一般与当前位置的压强、温度、大气密度有关，并不是简单依赖于高度的函数，故如果仅仅利用经典大气折射率的计算方法按照高度进行建模，则仅能反映出大气折射率在长时间内的泛性情况，而不能反映出大气折射率随空气气流变动产生的短时间波动性的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术对光学成像卫星观测时恒星大气折射现象关注不足，提供一种利用恒星观测数据校正光学成像卫星大气折射的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用恒星观测数据校正光学成像卫星大气折射的方法，包括以下步骤：

S1根据所观测卫星图像的光波波段，建立大气分层模型；

S2建立恒星光线折射模型，并通过该模型，利用所观测到的恒星偏折现象，以及逐层前向迭代算法对大气折射率进行计算；

第N层大气折射率的计算公式如下：

其中，α₁即代表恒星入射光线与第N层大气发生折射时所形成的入射角，β即代表恒星光线方向与卫星视线所形成夹角，n₀代表真空大气折射率；

进而从第N层逐层计算，即可由外向内，逐层解算出大气折射率；

S3通过恒星光线折射模型以及大气折射率，对偏折的恒星光线进行修正，并通过修正结果，对大气折射率进行更新；

S4通过恒星光线折射模型以及卫星的共面性质以及更新的大气折射率，对一定时间内的恒星光线折射现象进行预测。

S1的具体实现过程包括：针对卫星所用谱段在大气中传播的性质，对大气进行分层建模，大气高度一般不超过100km，且在分层时可以采用不同的分层间隔，一般考虑对空气变化较为剧烈的区域取较小间隔进行分层，而对于其它区域取较大间隔进行分层。

S2的具体实现过程包括：