专利名称：区域观测模式下地球几何特征信息确定方法
技术领域：
本发明属于空间遥感与图像处理技术领域，具体涉及一种区域观测模式下地球几何特征信息确定方法。
背景技术：
全圆盘观测模式全圆盘观测是指静止气象卫星在定点位置对地球进行观测，获取一幅包含地球南北极的完整的地球云图，每30分钟可获取一幅全圆盘云图。全圆盘观测模式是指卫星长期处于连续全圆盘观测工作状态。区域观测模式区域观测区别于全圆盘观测，是指在卫星观测能力范围内，对任意指定区域进行观测，获取局部的地球观测云图，区域大小不同观测时间也不相同。区域观测 模式指卫星长期处于连续区域观测工作状态，极少或不进行全圆盘观测。我国风云二号静止气象卫星业务运行模式采用全圆盘观测模式，每小时进行一次全圆盘观测。地球是不规则椭球体，由于卫星轨道位置和姿态随时间变化，不同时刻进行云图观测时卫星和地球相对位置不同，从不同角度观测所获取云图的地球几何形状也不相同，只能根据实际观测结果来确定地球的几何形状，我国风云二号卫星地面应用系统即是根据每幅全圆盘云图获取该时次完整的地球几何信息，然后依靠连续24小时卫星观测的全圆盘云图的地球几何信息进行卫星姿态的精确计算，再利用卫星的精确轨道和姿态，对获取云图的地理信息坐标进行精确预报，从而实现卫星观测云图的精确定位。现有云图定位技术在风云二号业务系统中运行多年，稳定可靠，但它的前提是获取云图必须为全圆盘云图，通过对全圆盘云图进行边缘检测，获取地球边缘轮廓，再根据观测地球的东西和南北对称的几何特性，来获取准确的地球中心点位置。风云二号卫星具有区域扫描功能，由于根据区域扫描云图获得的是条带状的局部地球图像，只在东西方向上具有对称特性，南北方向只有局部信息，利用以上方法无法获取云图地球中心，缺少进行卫星姿态计算的条件，因而无法进行云图定位，无法将区域云图应用于气象服务。风云二号卫星已发射5颗卫星，在轨运行3颗，投资数十亿，因为区域观测模式下云图定位问题未获解决，区域观测功能一直未能得到应用，严重制约了卫星效益的发挥。
发明内容
本发明的目的是提供一种区域观测模式下地球几何特征信息确定方法，通过建立区域观测模式下的地球几何模型，利用区域观测云图信息，解算完整地球几何模型特征参数，为区域扫描观测下卫星姿态计算提供依据。本发明的目的是通过以下技术方案来实现
一种区域观测模式下地球几何特征信息确定方法，包括以下步骤
I)根据卫星观测地球云图特点，建立观测地球的椭圆模型，建立云图地球边缘点与地球模型参数的对应关系，包括地球云图中心(&，&)，地球云图长轴半径&短轴半径&观测云图相对观测坐标旋转角度e ；静止卫星观测地球形状参数模型可以用下式表示
权利要求
1.ー种区域观测模式下地球几何特征信息确定方法，其特征在于，包括以下步骤 1)根据卫星观测地球云图特点，建立观测地球的椭圆模型，建立云图地球边缘点与地球模型參数的对应关系，包括地球云图中心Crtl，Λ))，地球云图长半轴a和短半轴ん观测云图相对观测坐标旋转角度β ; 2)根据自旋卫星扫描方式，利用直方图方法，分别提取区域观测云图地球东和西两方向的边缘点坐标，对边缘点进行奇异点去除； 3)将步骤2)中得到的准确云图地球边缘点带入步骤I)中的所述的地球的椭圆模型，利用边缘点坐标到对应的模型距离最短的约束条件，用最小二乗法求解地球的椭圆模型的几何形状參数，从而根据区域观测云图得到该时次完整的观测地球几何模型。
2.根据权利要求I所述的区域观测模式下地球几何特征信息确定方法，其特征在于步骤I)中静止卫星观测地球形状參数模型用下式表示
3.根据权利要求I或2所述的区域观测模式下地球几何特征信息确定方法，其特征在干步骤2)中所述云图是由地球、外太空背景和杂散信号组成的图像，云图上的图像灰度值出现阶跃变化，灰度的范围表示图像中各种灰阶的分布范围。
全文摘要
本发明涉及一种区域观测模式下地球几何特征信息确定方法，包括以下步骤1)建立观测地球椭圆模型，建立云图地球边缘点与地球模型参数对应关系；2)利用直方图方法，分别提取区域观测云图地球东和西两方向的边缘点坐标；3)将2)中得到的准确云图地球边缘点带入1)中的地球模型，利用边缘点坐标到对应的模型距离最短的约束条件，用最小二乘法求解地球模型的几何形状参数，从而根据区域观测云图得到该时次完整的观测地球几何模型。本发明的有益效果为建立了区域观测云图的地球几何模型，利用区域观测的地球边缘点与完整地球几何模型边缘点的对应关系，确定观测云图完整地球几何模型的特征参数，从而获得计算卫星姿态所需地球中心点坐标。
文档编号G01B11/00GK102682481SQ20121017058
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者于双元, 张晓虎, 林维夏, 赵现纲, 陆风, 陈秀娟, 韩琦, 魏彩英 申请人:国家卫星气象中心