[发明专利]高轨光学遥感卫星的太阳耀光自主抑制方法及系统

说明书

本发明公开了一种高轨光学遥感卫星对太阳耀光进行自主抑制的方法及系统，通过预先计算耀光区域，精确对耀光自主抑制任务进行了必要性和可执行性选择，然后利用卫星姿态机动能力进行角度的旋转，实现偏振成像，有效抑制太阳耀光，同时避免了规避、剔除等传统方法造成的成像效能损失，解决了高轨光学遥感卫星无法在耀光区域获得高保真遥感图像的问题，适用于设计有偏振片且具备敏捷机动能力的高轨光学遥感卫星。

技术领域

本发明涉及光线遥感卫星抗干扰技术领域，具体涉及一种高轨光学遥感卫星的太阳耀光自主抑制方法及系统。

背景技术

耀光是阳光经海面的镜面面元反射后形成的强辐射信号，其幅度远大于海洋目标信号，且容易造成光学成像信息饱和而失真，使得光学成像能力受限。卫星遥感图像中，太阳耀光产生在特定图像区域，而高轨光学遥感成像的几何特性，又会使得其受太阳耀光影响在特定时间段内丧失对特定目标区域的观测能力，降低遥感卫星的观测效能。

对于耀光强度未造成成像探测器大面积像元饱和，仅对成像产生污染干扰的情形，可进行耀光校正和移除。基于估计传感器接收辐射中耀光的占比并从接收信号中扣除耀光的方法，主要分为两类：①对分辨率为100～1000m的大尺度水色遥感应用，基于Cox-Munk海表统计模型对耀光进行估计和校正，并在 SeaWiFS和MERIS等传感器中得到应用；②对分辨率为1～10m的高分辨率遥感应用，基于水在近红外波段具有良好的吸收特性和近红外波段的离水辐射近似为零这一特点，以近红外辐射估计接收到的耀光辐射强度并将耀光扣除，该方法应用于IKONOS、AVIRIS等遥感卫星。该方法对系统设计和后续图像处理的能力提出了更高的需求。

耀光造成探测器大面积像元饱和的应用中，像素信息易丢失，无法进行校正，须对耀光强度进行抑制。传统的抑制方法主要采取“回避”与“剔除”策略：①“回避”就是在传感器探测时尽可能回避存在严重太阳耀光的区域；②“剔除”就是将遥感影像中受太阳耀光污染严重的像素剔除，不参与后续的信息提取。“回避”策略受限于传感器任务需求，“剔除”策略会因大量像素被剔除而出现很多数据空白区，因此这两种耀光抑制方法的应用具有很大的局限性。

如已知的，光学偏振遥感作为一种新型的对地观测成像手段，在目标探测与识别方面与传统光辐射遥感手段相比有其独特的优势，用于削弱海面杂波耀光、海雾、以及天空背景散射辐射干扰，解决传统光学遥感无法解决的能力受限的一些问题，具有很大的应用和发展潜力。基于耀光的显著偏振特性，国内外研究者们提出了一些利用偏振特性进行耀光抑制的方法，例如：《太阳耀光的偏振分析》(《红外与毫米波学报》2007，26)提出了一种利用单个偏振片进行太阳耀光抑制的方法，该方法对观测天顶角较大时对耀光具有较好削弱作用，但随着偏振方向与水平偏振片位置的夹角变化，其削弱作用逐渐降低；《Mid-infrared imaging system based on polarizers for detecting marine targetscovered in sun glint》(《Optics Express》2016，24)设计了一种基于双偏振片的可见光偏振检测系统，该系统可一定程度抑制耀光干扰，但目标偏振特性损失较大。以上抑制方法，用单片或两片偏振片实现对太阳耀光的抑制与削减，但在实际星上应用中，实现单个或两个角度偏振片不能很好地适应随不同季节、时间变化的太阳耀光偏振特性；若继续增加偏振片角度调整机构，又会进一步硬件的复杂性和成本。

发明内容

为了避免太阳耀光的强辐射干扰造成光学成像探测器饱和，进而造成光学遥感卫星成像失真，本公开提供了一种高轨光学遥感卫星的太阳耀光主动抑制方法与系统，解决了高轨光学遥感卫星无法在耀光区域获得高保真遥感图像的问题。该方法适用于设计有偏振片的高轨光学遥感卫星且卫星具备敏捷机动能力。

本公开提供一种高轨光学遥感卫星的太阳耀光自主抑制方法，包括以下步骤：

确定高轨成像耀光时段和区域；