空间辐射测量基准传递方法及系统与流程
本发明涉及在轨绝对辐射定标领域，具体地，涉及空间辐射测量基准传递方法及系统，更为具体地，涉及利用高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准进行空间辐射测量基准传递方法及系统。
背景技术：
1、进入21世纪，深层次的遥感应用对卫星观测提出了更高要求，为确保数据的定量化应用，国际航天遥感大国始终围绕定标技术开展研究，定标精度不断提高。在经历数十年发展之后，受传统的载荷定标系统设计以及地面辐射校正技术理论极限的制约，其精度难以继续提高。为了进一步提升遥感卫星辐射定标精度，将地面计量基准技术应用于太空，本世纪初提出了空间辐射测量基准卫星计划的概念，即发射一颗具有溯源能力的超高精度辐射测量基准卫星，建立空间辐射测量基准是研究气候长期变化过程和确保多源遥感数据及产品可比的根本手段。
2、空间辐射测量基准卫星通过与其他待定标遥感卫星轨道交叉时刻同时、同角度观测同一均匀目标(通常取时间约束5min以内，角度约束1°以内)，将自身的辐射观测基准传递到其他卫星之上。基准星对待定标遥感卫星基准传递精度受基准传递频次和传递场景时空分布影响大，为兼顾全球气候观测，基准星轨道倾角期望接近90°，这将导致基准星与待定标低轨遥感卫星传递场景多位于极区附近，中低纬度地区观测场景较少，且随时间分布不均匀，一些观测场景只在特定的季节出现，而陆地卫星、资源卫星等高分辨率卫星载荷通常幅宽窄，在理想的匹配约束条件下，基准传递频次和场景分布受限更大，基准传递不确定度难以评估。而高轨卫星由于其轨道特性可长时间持续对地观测，与基准星每天可在数轨内均有基准传递机会，传递场景多位于中低纬度，因此，可利用高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准，将空间辐射测量基准由基准星基准载荷传递至待定标低轨卫星遥感载荷。
3、专利文献cn106643796a(申请号：201611102570.7)公开了一种基于基准星的在轨绝对辐射定标方法，提出基于在基准星上装载漫反射板的在轨绝对辐射定标方法，通过基准星上的漫反射板将合适强度的太阳光反射到待定标遥感仪器，得到绝对定标系数，但需保持漫反射板始终垂直于遥感器的视轴方向，对准难度大、定标弧段受限，且绝对定标精度受漫反板衰减的影响；
4、专利文献cn114674421a(申请号：202210298471.x)公开了空间辐射基准传递定标方法，通过基准星过境时对自动辐射定标场数据进行校正和角度转换，获得基准传递系数，没有考虑基准星与待定标卫星对自动辐射定标场长时间不可见、传递场景时空分布不均匀等因素，基准传递精度受到限制；
5、论文《基准星辐射定标的辐射传递链路研究》，陈轩；齐文雯；徐鹏，基准星定义为位于太阳同步轨道的基准星反射体，分析了辐射传递链路误差，定标精度同样受漫反板衰减的影响，与本发明基准星定义和思路不同；论文《太阳定标基准星轨道仿真设计研究》，谭伟；陈轩；齐文雯；何红艳，分析了基于太阳定标基准星辐射定标的理论可行性，未对传递精度进行分析，与本发明基准星定义和思路不同；论文《中国空间辐射测量基准技术》，卢乃锰；丁雷；郑小兵；叶新；李传荣；吕达仁；张鹏；胡秀清；周成虎；尤政；房建成；龚建雅；蒋兴伟；李建军；马灵玲；徐娜，提出了基于高轨卫星的静止随动观测模式，但未考虑基准传递场景对基准传递精度的影响。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空间辐射测量基准传递方法及系统。
2、根据本发明提供的一种空间辐射测量基准传递方法，包括：
3、步骤s1：当空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星满足预设观测条件时，将空间辐射测量基准由空间辐射测量基准卫星基准载荷传递至待定标低轨卫星遥感载荷，得到直接基准传递系数；
4、步骤s2：当空间辐射测量基准卫星与高轨卫星满足预设观测条件时，将空间辐射测量基准由空间辐射测量基准卫星基准载荷传递至高轨卫星遥感载荷；
5、步骤s3：在待定标低轨卫星与空间辐射测量基准卫星不可见或不满足预设观测条件时，利用高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准，满足预设观测条件时将间接参考基准由高轨卫星遥感载荷传递至低轨卫星遥感载荷，得到间接基准传递系数；
6、步骤s4：将直接基准传递系数与间接基准传递系数进行数据融合，得到修正后的直接基准传递系数。
7、优选地，所述空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星满足预设观测条件，包括：
8、所述空间辐射测量基准卫星与所述待定标低轨卫星观测同一均匀目标的时间差异小于预设值；
9、所述空间辐射测量基准卫星与所述待定标低轨卫星观测角度匹配在预设角度以内时，包括：太阳天顶角、观测方位角和观测天顶角。
10、优选地，所述步骤s1包括：
11、空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星准同时观测同一均匀目标；
12、空间辐射测量基准卫星通过姿态机动使基准载荷与待定标目标载荷观测视轴保持一致；
13、根据空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星预设观测数据计算直接基准传递系数，将空间辐射基准传递至低轨卫星。
14、优选地，所述步骤s2采用：
15、空间辐射测量基准卫星进入高轨卫星对地观测区域；
16、空间辐射测量基准卫星通过姿态机动使基准载荷与高轨卫星载荷观测视轴保持一致；
17、根据空间辐射测量基准卫星与高轨卫星预设观测数据计算基准传递系数，将空间辐射基准传递至高轨卫星遥感载荷；
18、当前高轨卫星遥感载荷可作为空间辐射间接参考基准。
19、优选地，所述步骤s3采用：
20、待定标低轨卫星进入高轨卫星对地观测区域；
21、待定标低轨卫星通过姿态机动使待定标载荷与高轨卫星载荷观测视轴保持一致；
22、根据待定标低轨卫星与高轨卫星预设观测数据计算间接基准传递系数，将空间辐射间接参考基准由高轨卫星遥感载荷传递至待定标低轨卫星遥感载荷。
23、优选地，所述将直接基准传递系数与间接基准传递系数进行数据融合，得到修正后的直接基准传递系数，包括：
24、利用加权平均法对两次直接基准传递系数和他们之间的多次间接基准传递系数进行数据融合，具体表示为：
25、
26、其中，gb为待定标低轨卫星遥感载荷绝对辐射定标系数，gd1为基准星基准载荷向待定标低轨卫星遥感载荷直接基准传递系数，ggi为高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准向待定标低轨卫星遥感载荷间接基准传递系数，ng为高轨卫星遥感载荷向低轨卫星遥感载荷基准传递次数，kgi为加权系数，由高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准期间与基准星基准载荷传递时间间隔和向低轨待定标卫星遥感载荷传递时场景均匀性、时空分布及时长等因素决定，可根据工程实际考量，且0≤kgi≤1。
27、优选地，所述通过长时间序列数据融合，持续对直接基准传递系数和间接基准传递系数进行修正，包括：
28、利用加权平均法对多次直接基准传递系数和他们之间多次间接基准传递系数进行数据融合，具体表示为：
29、
30、其中，gdi为基准星基准载荷向低轨卫星待基准传递遥感载荷直接基准传递系数，nd为基准星基准载荷向低轨卫星待基准传递遥感载荷基准传递次数，kdi为加权系数，由基准星基准载荷向低轨卫星待基准传递遥感载荷传递时场景均匀性、时空分布及时长等因素决定，可根据工程实际考量，且0≤kdi≤1，ggi为高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准向待定标低轨卫星遥感载荷间接基准传递系数；kgi为加权系数。
31、根据本发明提供的一种空间辐射测量基准传递系统，包括：
32、模块m1：当空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星满足预设观测条件时，将空间辐射测量基准由空间辐射测量基准卫星基准载荷传递至待定标低轨卫星遥感载荷，得到直接基准传递系数；
33、模块m2：当空间辐射测量基准卫星与高轨卫星满足预设观测条件时，将空间辐射测量基准由空间辐射测量基准卫星基准载荷传递至高轨卫星遥感载荷；
34、模块m3：在待定标低轨卫星与空间辐射测量基准卫星不可见或不满足预设观测条件时，利用高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准，满足预设观测条件时将间接参考基准由高轨卫星遥感载荷传递至低轨卫星遥感载荷，得到间接基准传递系数；
35、模块m4：将直接基准传递系数与间接基准传递系数进行数据融合，得到修正后的直接基准传递系数。
36、优选地，所述空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星满足预设观测条件，包括：
37、所述空间辐射测量基准卫星与所述待定标低轨卫星观测同一均匀目标的时间差异小于预设值；
38、所述空间辐射测量基准卫星与所述待定标低轨卫星观测角度匹配在预设角度以内时，包括：太阳天顶角、观测方位角和观测天顶角；
39、所述模块m1包括：
40、空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星准同时观测同一均匀目标；
41、空间辐射测量基准卫星通过姿态机动使基准载荷与待定标目标载荷观测视轴保持一致；
42、根据空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星预设观测数据计算直接基准传递系数，将空间辐射基准传递至低轨卫星；
43、所述模块m2采用：
44、空间辐射测量基准卫星进入高轨卫星对地观测区域；
45、空间辐射测量基准卫星通过姿态机动使基准载荷与高轨卫星载荷观测视轴保持一致；
46、根据空间辐射测量基准卫星与高轨卫星预设观测数据计算基准传递系数，将空间辐射基准传递至高轨卫星遥感载荷；
47、当前高轨卫星遥感载荷可作为空间辐射间接参考基准；
48、所述模块m3采用：
49、待定标低轨卫星进入高轨卫星对地观测区域；
50、待定标低轨卫星通过姿态机动使待定标载荷与高轨卫星载荷观测视轴保持一致；
51、根据待定标低轨卫星与高轨卫星预设观测数据计算间接基准传递系数，将空间辐射间接参考基准由高轨卫星遥感载荷传递至待定标低轨卫星遥感载荷。
52、优选地，所述将直接基准传递系数与间接基准传递系数进行数据融合，得到修正后的直接基准传递系数，包括：
53、利用加权平均法对两次直接基准传递系数和他们之间的多次间接基准传递系数进行数据融合，具体表示为：
54、
55、其中，gb为待定标低轨卫星遥感载荷绝对辐射定标系数，gd1为基准星基准载荷向待定标低轨卫星遥感载荷直接基准传递系数，ggi为高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准向待定标低轨卫星遥感载荷间接基准传递系数，ng为高轨卫星遥感载荷向低轨卫星遥感载荷基准传递次数，kgi为加权系数，由高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准期间与基准星基准载荷传递时间间隔和向低轨待定标卫星遥感载荷传递时场景均匀性、时空分布及时长等因素决定，可根据工程实际考量，且0≤kgi≤1；
56、所述通过长时间序列数据融合，持续对直接基准传递系数和间接基准传递系数进行修正，包括：
57、利用加权平均法对多次直接基准传递系数和他们之间多次间接基准传递系数进行数据融合，具体表示为：
58、
59、其中，gdi为基准星基准载荷向低轨卫星待基准传递遥感载荷直接基准传递系数，nd为基准星基准载荷向低轨卫星待基准传递遥感载荷基准传递次数，kdi为加权系数，由基准星基准载荷向低轨卫星待基准传递遥感载荷传递时场景均匀性、时空分布及时长等因素决定，可根据工程实际考量，且0≤kdi≤1，ggi为高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准向待定标低轨卫星遥感载荷间接基准传递系数；kgi为加权系数。
60、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
61、1、本发明创新性提出了利用高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准进行空间辐射测量基准传递的方法；
62、2、本发明通过将直接基准传递系数和间接基准传递系数进行数据融合，提高了空间辐射测量基准传递的精度；
63、3、本发明对现有绝对辐射交叉定标思路进行了拓展，提出了将基准星作为直接传递基准，同时利用高轨卫星轨道优势将其作为间接传递基准，实现了待定标低轨卫星基准传递机会的增加；
64、4、本发明在低轨卫星两次直接基准传递之间，利用高轨卫星获得的间接基准传递系数对直接传递系数进行修正，实现了空间辐射测量基准传递精度的提高；
65、5、本发明通过将基准星传递的直接基准传递系数和高轨卫星传递的间接传递系数进行长时间数据序列的融合，实现了空间辐射测量基准传递精度的进一步提高。
技术特征：
1.一种空间辐射测量基准传递方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的空间辐射测量基准传递方法，其特征在于，所述空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星满足预设观测条件，包括：
3.根据权利要求1所述的空间辐射测量基准传递方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
4.根据权利要求1所述的空间辐射测量基准传递方法，其特征在于，所述步骤s2采用：
5.根据权利要求1所述的空间辐射测量基准传递方法，其特征在于，所述步骤s3采用：
6.根据权利要求1所述的空间辐射测量基准传递方法，其特征在于，所述将直接基准传递系数与间接基准传递系数进行数据融合，得到修正后的直接基准传递系数，包括：
7.根据权利要求1所述的空间辐射测量基准传递方法，其特征在于，所述通过长时间序列数据融合，持续对直接基准传递系数和间接基准传递系数进行修正，包括：
8.一种空间辐射测量基准传递系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的空间辐射测量基准传递系统，其特征在于，所述空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星满足预设观测条件，包括：
10.根据权利要求8所述的空间辐射测量基准传递系统，其特征在于，所述将直接基准传递系数与间接基准传递系数进行数据融合，得到修正后的直接基准传递系数，包括：
技术总结
本发明提供了一种空间辐射测量基准传递方法及系统，属于在轨绝对辐射定标领域；包括：空间辐射测量基准卫星与待定标低轨卫星满足观测条件时，将空间辐射测量基准由基准星基准载荷传递至待定标低轨卫星遥感载荷；空间辐射测量基准卫星与高轨卫星满足观测条件时，将空间辐射测量基准由基准星基准载荷传递至高轨卫星遥感载荷；在待定标低轨卫星与基准星不可见或不满足观测条件时，利用高轨卫星遥感载荷作为间接参考基准，满足观测条件时将空间辐射间接参考基准由高轨卫星遥感载荷传递至低轨卫星遥感载荷；将直接基准传递系数与间接基准传递系数进行数据融合。本发明提高了空间辐射测量基准卫星向低轨卫星基准传递的精度。
技术研发人员：钱斌,马晶晶,边志强,牛升达,周爱明,梁伟,曾琪,张宏伟,缪鹏飞,陈长春
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23