星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择方法技术

本发明专利技术公开了一种星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择方法，所述方法包括：确定卫星天线在各极端工况情况分别对应的反射面温度场；若各型面变形数据对绝对定标的精度的影响均满足绝对定标使用要求，将太阳入射角曲线中的所有点对应的数值组成集合，否则，以不满足绝对定标使用要求的各极端工况在太阳入射角曲线中对应的点的数值为中心进行迭代计算，寻找该点对应的取值区间，再筛选出能够满足绝对定标使用要求的太阳入射角曲线中的所有点对应的数值或取值区间，组成集合；基于集合中的元素确定绝对定标实际选取的太阳入射角曲线的点对应的取值或取值区间，从而确定绝对定标区域。本方法降低天线反射面热形变导致的定标精度偏差。导致的定标精度偏差。导致的定标精度偏差。

【技术实现步骤摘要】
星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择方法


[0001]本专利技术涉及卫星遥感
，具体涉及一种星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择方法。

技术介绍

[0002]大型抛物面天线星载微波辐射计由于其自身天线尺寸等因素，通常选择“冷空”这一天然定值辐射源，需定期进行冷空观测，实现辐射计探测精度的绝对标定。因此，星载微波辐射计在轨观测姿态一般分为对地观测模式和冷空观测模式，在卫星正常在轨飞行过程中，微波辐射计载荷进行对地观测，系统长期加电，抛物面天线和接收机工作在对地观测常规温度下；当需要对冷空观测进行辐射计绝对定标时，大型抛物面星载微波辐射计通常利用卫星姿态调整，将卫星从正常飞行姿态机动到冷空观测姿态，使载荷天线观测视场从对地指向改为冷空指向，在冷空观测姿态维持一段时间收集冷空数据，再从冷空观测姿态机动返回正常飞行姿态，恢复至对地观测模式。在两种观测姿态下，空间环境和太阳位置会在大型天线抛物面上产生一定的温度梯度，从而使反射面型面产生变化，导致天线增益波动，这种波动会导致辐射计绝对定标产生偏差，因此需要选择空间环境变化导致最小化型面变形处作为大型抛物面天线星载微波辐射计绝对定标区域。过去的辐射计绝对定标方法中没有考虑过在轨空间环境导致天线热变形对定标区域选择影响这一问题。
[0003]卫星在轨运行时会周期性进入阴影与光照区，环境温度亦随之周期性变化，最大温差可达200℃，将导致卫星天线反射面结构热变形，影响天线的功能性能。星载微波辐射计天线热变形会造成型面误差，影响天线增益，因此需要计算天线在轨工作时，热变形导致的天线反射面型面误差和天线增益波动的关系。在星载微波辐射计利用平坦冷空目标进行绝对测量精度评估时，翻转天线朝向冷空观测时受空间环境影响后产生形变的天线方向图变化应尽量小，可以避免来自由于翻转天线带来的空间环境影响导致的观测精度偏差。在轨天线方向图误差主要来源于抛物面的在轨工况引起的天线型面热变形，导致与对地观测时天线方向图的型面不一致，使翻冷空后的辐射计绝对定标精度下降。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择方法，能够解决现有技术的星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择受限的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的。
[0006]一种星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤S1：基于卫星的参数，确定轨道面对应的太阳入射角曲线，确定各极端工况在太阳入射角曲线中对应的点，确定卫星天线在各极端工况对应的反射面温度场；
[0008]步骤S2：确定各极端工况下所述卫星天线的型面变形数据；
[0009]步骤S3：若各型面变形数据对绝对定标的精度的影响均满足绝对定标使用要求，则所有工况下，所述太阳入射角曲线所导致的卫星天线的型面变形均满足绝对定标要求，将太阳入射角曲线中的所有点对应的数值组成集合，进入步骤S5；否则，进入步骤S4；
[0010]步骤S4：以不满足绝对定标使用要求的各极端工况在太阳入射角曲线中对应的点的数值为中心进行迭代计算，寻找该点对应的取值区间，再筛选出能够满足绝对定标使用要求的太阳入射角曲线中的所有点对应的数值或取值区间，组成集合；
[0011]步骤S5：基于集合中的元素确定绝对定标实际选取的太阳入射角曲线的点对应的取值或取值区间，从而确定绝对定标区域。
[0012]优选地，所述步骤S1，其中，所述卫星的参数包括轨道参数、用于绝对定标的冷空目标亮温、卫星天线型面精度；所述极端工况太阳入射角包括卫星寿命初期最小太阳入射角β10、卫星寿命末期最小太阳入射角β11、卫星寿命初期最大太阳入射角β20、卫星寿命末期最大太阳入射角β21、卫星寿命初期进出阴影的临界角β30以及卫星寿命末期进出阴影的临界角β31，其中，β10、β11、β20、β21、β30、β31基于所述太阳入射角β确定。
[0013]优选地，所述步骤S2，包括：根据各极端工况情况对应的反射面温度场和卫星天线材料热膨胀系数计算所述卫星天线的型面变形数据，并通过所述卫星天线的型面变形数据仿真天线方向图变化，再通过仿真确定卫星天线热变形对微波辐射计在轨定标精度影响结果。
[0014]优选地，基于集合中的各个元素，均输出其对应的卫星星历，计算各个元素对应的最长连续时间段；再根据辐射计预先设定的绝对定标所需的最短时长，剔除不符合的集合元素，所述不符合的集合元素对应的最长连续时间段小于辐射计预先设定的绝对定标所需的最短时长；得到保留的集合元素和其对应的卫星星历区域，所述保留的集合元素为绝对定标实际选取的太阳入射角曲线的点对应的取值或取值区间；
[0015]对所述保留的集合元素，依据其输出的卫星星历，获得卫星轨道数据计算卫星的星下点经纬度，所述轨道数据包括位置速度；同时利用天线方向图以及辐射计天线全部方向所观测到的区域进行天线观测亮温计算，所述观测到的区域包括当前天线所指冷空区域以及地球背景区域；将此时卫星辐射计天线覆盖区域作为当前区域，确定当前区域所对应的冷空及地球背景是否为微波辐射计定标所需求的背景，若是，将当前区域位置作为定标候选区域，所述定标候选区域用卫星实时照射经纬度信息标识；
[0016]筛选出遍历卫星各工况下所有适合星载抛物面天线微波辐射计的定标候选区域，其集合就是星载抛物面天线微波辐射计绝对定标区域的全部范围。
[0017]本专利技术所提供的一种星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择装置，所述装置包括：
[0018]数据获取模块：配置为基于卫星的参数，确定轨道面对应的太阳入射角曲线，确定各极端工况在太阳入射角曲线中对应的点，确定卫星天线在各极端工况对应的反射面温度场；
[0019]计算模块：配置为确定各极端工况下所述卫星天线的型面变形数据；
[0020]第一集合模块：配置为若各型面变形数据对绝对定标的精度的影响均满足绝对定标使用要求，则所有工况下，所述太阳入射角曲线所导致的卫星天线的型面变形均满足绝对定标要求，将太阳入射角曲线中的所有点对应的数值组成集合，触发定标模块；否则，触
发迭代模块；
[0021]迭代模块：配置为以不满足绝对定标使用要求的各极端工况在太阳入射角曲线中对应的点的数值为中心进行迭代计算，寻找该点对应的取值区间，再筛选出能够满足绝对定标使用要求的太阳入射角曲线中的所有点对应的数值或取值区间，组成集合；
[0022]定标模块：配置为基于集合中的元素确定绝对定标实际选取的太阳入射角曲线的点对应的取值或取值区间，从而确定绝对定标区域。
[0023]本专利技术所提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述方法。
[0024]本专利技术所提供的一种电子设备，其特征在于，所述电子设备，包括：
[0025]处理器，用于执行多条指令；
[0026]存储器，用于存储多条指令；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载抛物面天线微波辐射计的绝对定标区域选择方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1：基于卫星的参数，确定轨道面对应的太阳入射角曲线，确定各极端工况在太阳入射角曲线中对应的点，确定卫星天线在各极端工况对应的反射面温度场；步骤S2：确定各极端工况下所述卫星天线的型面变形数据；步骤S3：若各型面变形数据对绝对定标的精度的影响均满足绝对定标使用要求，则所有工况下，所述太阳入射角曲线所导致的卫星天线的型面变形均满足绝对定标要求，将太阳入射角曲线中的所有点对应的数值组成集合，进入步骤S5；否则，进入步骤S4；步骤S4：以不满足绝对定标使用要求的各极端工况在太阳入射角曲线中对应的点的数值为中心进行迭代计算，寻找该点对应的取值区间，再筛选出能够满足绝对定标使用要求的太阳入射角曲线中的所有点对应的数值或取值区间，组成集合；步骤S5：基于集合中的元素确定绝对定标实际选取的太阳入射角曲线的点对应的取值或取值区间，从而确定绝对定标区域。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1，其中，所述卫星的参数包括轨道参数、用于绝对定标的冷空目标亮温、卫星天线型面精度；所述极端工况太阳入射角包括卫星寿命初期最小太阳入射角β10、卫星寿命末期最小太阳入射角β11、卫星寿命初期最大太阳入射角β20、卫星寿命末期最大太阳入射角β21、卫星寿命初期进出阴影的临界角β30以及卫星寿命末期进出阴影的临界角β31，其中，β10、β11、β20、β21、β30、β31基于所述太阳入射角β确定。3.如权利要求1
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2中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：根据各极端工况情况对应的反射面温度场和卫星天线材料热膨胀系数计算所述卫星天线的型面变形数据，并通过所述卫星天线的型面变形数据仿真天线方向图变化，再通过仿真确定卫星天线热变形对微波辐射计在轨定标精度影响结果。4.如权利要求1
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2中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S4，所述以不满足绝对定标使用要求的各极端工况在太阳入射角曲线中对应的点的数值为中心进行迭代计算，包括：步骤S41：以所述不满足绝对定标使用要求的极端工况在太阳入射角曲线中对应的点的数值A0为中心；步骤S42：对每个中心，均执行以下操作：获取中心，记为A1，以[
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A/2,A/2]度为步长，在[A1
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A/2,A1+A/2]区间内寻找是否存在满足绝对定标使用要求的取值区间，若存在，将存在满足绝对定标使用要求的取值区间作为该点对应的取值区间A2，否则，进入步骤S43；步骤S43：将A1+A和A1
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A分别作为新的中心，进入步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晶晶，张欢，张利强，贺玮，王睿，王涛，蔡亚宁，韩东阳，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：