高信噪比光谱天基观测方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高信噪比光谱天基观测方法、装置和电子设备，其中方法包括：根据目标观测区域的纬度范围计算对应的太阳高度角范围；根据目标观测区域的反演需求计算出所要求的光谱谱段的信噪比范围；根据在信噪比范围中取定的信噪比计算在目标观测区域的积分时间；结合目标观测区域和积分时间计算星下点地速，星下点地速用于确定卫星的机动方式。本发明专利技术能够在目标观测区域开展天基多光谱或高光谱观测，获取到高信噪比图像信息，以形成高信噪比输出，满足目标观测区域遥感反演需求。满足目标观测区域遥感反演需求。满足目标观测区域遥感反演需求。

【技术实现步骤摘要】
高信噪比光谱天基观测方法、装置和电子设备


[0001]本专利技术主要涉及在轨卫星观测
，尤其涉及一种高信噪比光谱天基观测方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]人造卫星(一般称卫星)是由人类建造，以太空飞行载具如火箭、航天飞机等发射到太空中，像天然卫星一样环绕地球或其它行星的装置。其中，对地观测卫星是在空间对地球及其大气层进行观测的人造地球卫星。由于视角高、观测范围广，对地观测卫星能有效获得地球表面、大气云层、海洋环境、植被覆盖、人类活动等多种信息。对地观测卫星包括地球资源卫星、军事侦察卫星、海洋卫星和测地卫星等。
[0003]对地观测卫星可以用于对黑土地进行天基观测。其中，高光谱遥感数据在黑土地中的应用研究主要集中在基于黑土地土壤光谱反射特性的土壤物质成分识别和定量反演、土壤光谱反射特性影响因素分析、土地适宜性和生产力综合评价、土壤类型划分和制图、植被生物物理生物化学参数反演等方面在农业上。高光谱遥感数据广泛应用于植被指数、植被叶面积指数光合作用有效辐射估算、叶绿素、叶黄素等植物生化参数分析、植被生物量和作物单产估算、作物病虫害监测等。
[0004]我国的东北黑土区是世界仅存的“三大黑土区”之一，曾经历过草甸、草原景观数万年的变迁。在东北寒冷的气候条件下，草甸、草原茂盛的植被剥落腐蚀，逐渐积累成一层厚厚的腐殖质，从而形成肥沃的黑土层。常规对地光谱观测卫星，常用固定的推扫模式，其信噪比与仪器、大气传输模型和观测模式相关。然我国东北区域纬度高、太阳高度角低、地表覆盖复杂，因此常规的卫星对地观测方式难以提高黑土区域光谱观测信噪比。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高信噪比光谱天基观测方法、装置和电子设备，能够在目标观测区域开展天基多光谱或高光谱观测，获取到高信噪比图像信息，以形成高信噪比输出，满足目标观测区域遥感反演需求。
[0006]为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术提供了一种高信噪比光谱天基观测方法，包括：根据目标观测区域的纬度范围计算对应的太阳高度角范围；根据所述目标观测区域的反演需求计算出所要求的光谱谱段的信噪比范围；根据在所述信噪比范围中取定的信噪比计算在所述目标观测区域的积分时间；结合所述目标观测区域和所述积分时间计算星下点地速，所述星下点地速用于确定卫星的机动方式。
[0007]可选地，所述根据目标观测区域的纬度范围计算对应的太阳高度角范围包括：确定所述目标观测区域的低纬度太阳高度角，再确定所述目标观测区域的高纬度太阳高度角，或确定所述目标观测区域的高纬度太阳高度角，再确定所述目标观测区域的低纬度太阳高度角；得到所述太阳高度角范围。
[0008]可选地，确定所述目标观测区域的低纬度太阳高度角或高纬度太阳高度角，采用
以下方式：
[0009][0010]式中，θ为太阳高度角，为所述目标观测区域的纬度值，δ为太阳赤纬，τ为所述目标观测区域的地方时角。
[0011]可选地，所述根据所述目标观测区域的反演需求计算出所要求的光谱谱段的信噪比范围包括：根据地表反射率和所述太阳高度角计算辐亮度特性，再根据所述辐亮度特性计算信噪比。
[0012]可选地，所述根据地表反射率和所述太阳高度角计算辐亮度特性包括：
[0013]S(r,θ)＝a0+a1*r+a2*r2+a3*r3+b1*θ+b2*θ2+b3*θ3[0014]式中，r为地表反射率，θ为太阳高度角，a0至b3为拟合系数。
[0015]可选地，所述拟合系数的获取方式包括：利用大气辐射传输程序MODTRAN4对不同太阳高度角下、不同反射率的地面目标到达大气层顶的光谱辐射亮度进行估算。
[0016]可选地，所述根据所述辐亮度特性计算信噪比包括：
[0017]SNR(S,t,n)＝(S,t)2,若n∈[n1,n2,n3][0018]式中，SNR为信噪比，S为辐亮度特性，t为积分时间，n为噪声特性，n1为光子散粒噪声，n2为暗电流噪声，n3为固定图形噪声。
[0019]可选地，所述根据所述辐亮度特性计算信噪比包括：
[0020]SNR(S,t,n)＝(S,t),若n∈[n4,n5,n6][0021]式中，SNR为信噪比，S为辐亮度特性，t为积分时间，n为噪声特性，n4为复位噪声，n5为电路读出噪声，n6为量化噪声。
[0022]可选地，还包括：根据所述星下点地速计算降地速倍数。
[0023]可选地，所述根据所述星下点地速计算降地速倍数还包括：对所述降地速倍数取整。
[0024]第二方面，本专利技术提供了一种高信噪比光谱天基观测装置，包括：第一计算模块，用于根据目标观测区域的纬度范围计算对应的太阳高度角范围；第二计算模块，用于根据所述目标观测区域的反演需求计算出所要求的光谱谱段的信噪比范围；第三计算模块，用于根据在所述信噪比范围中取定的信噪比计算在所述目标观测区域的积分时间；第四计算模块，用于结合所述目标观测区域和所述积分时间计算星下点地速，所述星下点地速用于确定卫星的机动方式。
[0025]第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的高信噪比光谱天基观测方法的步骤。
[0026]第四方面，本专利技术提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的高信噪比光谱天基观测方法的步骤。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：首先根据目标观测区域的纬度范围计算对应的太阳高度角范围；再根据目标观测区域的反演需求计算出所要求的光谱谱段的信噪比范围；又根据在信噪比范围中取定的信噪比计算在目标观测区域的积分时间；最后结合目标观测区域和积分时间计算星下点地速，星下点地速用于确定卫星的机动方式，进而能
够在目标观测区域开展天基多光谱或高光谱观测，获取到高信噪比图像信息，以形成高信噪比输出，满足目标观测区域遥感反演需求。
附图说明
[0028]包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：
[0029]图1是本专利技术一实施例高信噪比光谱天基观测方法的流程示意图；
[0030]图2是本专利技术一实施例中太阳高度角的计算参数示意图；
[0031]图3是本专利技术一实施例高信噪比光谱天基观测装置的结构示意图；
[0032]图4是根据本专利技术一实施例示出的电子设备示意图。
具体实施方式
[0033]为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高信噪比光谱天基观测方法，其特征在于，包括：根据目标观测区域的纬度范围计算对应的太阳高度角范围；根据所述目标观测区域的反演需求计算出所要求的光谱谱段的信噪比范围；根据在所述信噪比范围中取定的信噪比计算在所述目标观测区域的积分时间；结合所述目标观测区域和所述积分时间计算星下点地速，所述星下点地速用于确定卫星的机动方式。2.如权利要求1所述的高信噪比光谱天基观测方法，其特征在于，所述根据目标观测区域的纬度范围计算对应的太阳高度角范围包括：确定所述目标观测区域的低纬度太阳高度角，再确定所述目标观测区域的高纬度太阳高度角，或确定所述目标观测区域的高纬度太阳高度角，再确定所述目标观测区域的低纬度太阳高度角；得到所述太阳高度角范围。3.如权利要求1所述的高信噪比光谱天基观测方法，其特征在于，确定所述目标观测区域的低纬度太阳高度角或高纬度太阳高度角，采用以下方式：式中，θ为太阳高度角，为所述目标观测区域的纬度值，δ为太阳赤纬，τ为所述目标观测区域的地方时角。4.如权利要求1所述的高信噪比光谱天基观测方法，其特征在于，所述根据所述目标观测区域的反演需求计算出所要求的光谱谱段的信噪比范围包括：根据地表反射率和所述太阳高度角计算辐亮度特性，再根据所述辐亮度特性计算信噪比。5.如权利要求4所述的高信噪比光谱天基观测方法，其特征在于，所述根据地表反射率和所述太阳高度角计算辐亮度特性包括：S(r,θ)＝a0+a1*r+a2*r2+a3*r3+b1*θ+b2*θ2+b3*θ3式中，r为地表反射率，θ为太阳高度角，a0至b3为拟合系数。6.如权利要求5所述的高信噪比光谱天基观测方法，其特征在于，所述拟合系数的获取方式包括：利用大气辐射传输程序MODTRAN4对不同太阳高度角下、不同反射率的地面目标到达大气层顶的光谱辐射亮度进行估算。7.如权利要求5所述的高信噪比光谱天基观测方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国华，高爽，田龙飞，胡登辉，杨若宸，程邢磊，庞益国，李泽鑫，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：