一种基于低轨航天器掩星的平流层大气密度反演方法技术

本发明专利技术涉及一种基于低轨航天器掩星的平流层大气密度反演方法，属于遥感技术领域。首先给出了平流层大气密度反演模型，此模型为本发明专利技术实施的基础；其次结合星光折射的几何关系以及航天器轨道的确定，给出了反演大气密度点的三维坐标以及掩星开始时航天器位置确定的方法。利用本发明专利技术可以获得全球三维、准实时的大气密度模型。弥补了直接测量以及地基遥感的空间覆盖率低的缺陷，并且相对无线电掩星方法成本更低，结构更加简单相对易于实现。结构更加简单相对易于实现。结构更加简单相对易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于低轨航天器掩星的平流层大气密度反演方法


[0001]本专利技术涉及一种基于低轨航天器掩星的平流层大气密度反演方法，属于遥感


技术介绍

[0002]大气模型是对大气中的各种参数的时空分布的描述，大气参数的确定对于气象、天文以及航天等领域都有着重要的影响，所以很早就已经得到了广泛的研究。目前的大气探测主要包括直接量测、地基遥感以及天基遥感三类方法。
[0003]直接测量是指利用一系列仪器对载体所在位置大气参数的测量，例如温度计、测压计以及风速表等。在对空中气象进行测量时一般需要搭载探空气球、火箭以及卫星等航空航天飞行器。其中探空气球可以用来获取低层大气的垂直数据，其遇到的主要问题就是高度范围受限
[1]和水平干扰
[2]。卫星大气阻力反演则可以用于测量高层大气密度数据
[3]，但是卫星阻力反演的时空分辨率以及精度均存在一定的局限。
[0004]与直接量测相比，地基遥感在高度探测范围上有了质的突破。一般而言，地基遥感的可靠性、成本都很不错，但是这类方式同样会受到高山、沙漠、海洋等特殊地域的限制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低轨航天器掩星的平流层大气密度反演方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)计算并记录掩星开始时刻航天器的位置；(2)从航天器到达步骤(1)确定的位置开始，对星敏感器拍摄星图进行星图处理，记录折射前星光矢量方向和星光折射角，同时记录航天器导航系统输出的位置信息，持续记录数据直至掩星过程结束；(3)利用航天器导航系统输出的航天器位置、折射前星光矢量方向以及星光折射角的数据，基于几何关系计算视高度；(4)利用步骤(2)记录的星光折射角数据以及步骤(3)计算的视高度数据，利用基于星光折射的大气密度反演公式计算每组数据对应的大气密度；(5)利用步骤(2)记录的航天器位置、折射前星光矢量方向以及星光折射角的数据，基于几何关系计算反演大气密度点的三维坐标。2.根据权利要求1所述的一种基于低轨航天器掩星的平流层大气密度反演方法，其特征在于：所述步骤(4)中，基于星光折射的大气密度反演公式为：式中，ρ代表反演大气密度点处的密度值，r
e
为地球半径，h
a,max
和h
a
分别为掩星过程中的最大视高度以及反演大气密度点处的视高度，R(h
a1
)代表视高度为h
a1
时星光折射角大小，k
G
‑
D
代表Gladstone
‑
Dale常数。3.根据权利要求1所述的一种基于低轨航天器掩星的平流层大气密度反演方法，其特征在于：所述步骤(5)中，反演大气密度点处的三维坐标计算方法如下：式中，(x
GP
,y
GP
,z
GP
)代表反演大气密度点处的三维坐标；(x,...

【专利技术属性】
技术研发人员：王可东，李振南，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：