[发明专利]一种基于遥感影像的火星尘暴时空概率预测方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于遥感影像的火星尘暴时空概率预测方法及系统，包括：基于获取的着陆区的火星彩色遥感影像，进行尘暴对象的识别和面积提取；对提取的面积作为研究区进行规则格网划分，提取每个格网中不同时间的尘暴对象，得到包含尘暴出现时间和空间位置的时空序列数据，并统计计算每个格网在着陆期间尘暴出现的周期性概率；综合着陆区每个格网中尘暴的周期性和波动性来预测着陆过程中尘暴出现的时空概率。本发明适用于火星表面尘暴事件的时空序列数据集生成和尘暴事件的时空概率预测，来辅助火星着陆和巡视任务的安全实现。

技术领域

本发明属于行星遥感和行星气象学领域，尤其涉及一种基于遥感影像的火星尘暴时空概率预测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

火星尘暴事件扬起的灰尘覆盖在火星车太阳能帆板上会导致其能量降低，影响火星车的使用寿命。中国首次火星探测任务“天问一号”于2021年进入火星环绕轨道并成功着陆于火星表面，“祝融号”火星车后续开展火着陆区表面的探测工作。在“天问一号”着陆之前需要预先研究着陆区域表面地形和地质状况，并进行着陆期间的天气预报。其中，能否成功预测着陆区中尘暴出现的时空概率关系到火星着陆任务的精度，以及探测器后续正常运行状况。

尽管火星上的大气压不到地球的1％，但是它具有同样活跃的大气活动。20世纪90年代末，“火星全球探测者号”进入火星轨道，其拍摄的遥感影像观测到了非常频繁的火星尘暴事件，并且尘暴每年有很大概率会在同一地点和同一时间出现，具有非常明显的周期性规律。此后，2006年“火星勘测轨道飞行器”继续开展对全火星每日的遥感制图，并将其时间观测尺度扩展到十年以上，揭示了火星区域尺度尘暴的源区和路径的周期性和季节性趋势，并以此对火星着陆区的尘暴出现概率进行统计分析和预测。然而，前人对火星表面着陆区中的尘暴事件时空分析还存在一些不足之处：

(1)尘暴时空序列数据集生成：前人将火星表面或着陆区作为一个整体，识别出其中不同时间的尘暴对象，进而得到整个着陆区尘暴出现的长时间序列数据，没有生成一个综合出现时间和空间位置的尘暴时空序列数据集。

(2)尘暴周期性和波动性综合：基于火星预选着陆区尘暴事件的出现时间和出现位置数据，前人通过统计尘暴周期性规律来分析着陆区中尘暴的日平均概率。实际上，在火星尘暴出现的统计周期性下，也存在一些小的波动变化，需要综合尘暴的统计周期性和实时波动性来分析和预测尘暴出现的时空概率。

(3)尘暴时空概率预测：前人多对整个着陆区的火星尘暴进行统计分析，进而得到整个着陆区尘暴出现的日平均概率。实际上，火星尘暴具有空间不均匀性，着陆区的不同位置应当具有不同的尘暴出现概率，因此，前人得到的结果难以准确反映研究区尘暴概率的空间复杂性。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于遥感影像的火星尘暴时空概率预测方法，综合尘暴的统计周期性和实时波动性来预测尘暴出现的时空概率，提高了预测结果准确性。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种基于遥感影像的火星尘暴时空概率预测方法，包括：

基于获取的着陆区的火星彩色遥感影像，进行尘暴对象的识别和面积提取；

对提取的面积作为研究区进行规则格网划分，提取每个格网中不同时间的尘暴对象，并统计获得每个格网尘暴对象在着陆期间尘暴出现的周期性，基于周期性概率获得尘暴实时波动性；

综合着陆区每个格网中尘暴的周期性和波动性预测着陆过程中尘暴出现的时空概率。