[0001] 本发明涉及商用小卫星或微卫星尤其是分焦面偏振多光谱气溶胶观测卫星的多角度观测方法以及应用了该方法的观测卫星系统。

[0002] 气溶胶，是指悬浮于大气中的固态或液态颗粒与大气共同组成的气态分散系统。气溶胶通过对太阳辐射的散射和吸收，直接影响了地球辐射的收支平衡和全球气候的变化。工业革命后，人类的生产活动极大地改变了全球的气溶胶组分、浓度和分布，需要建立全球气溶胶监测系统，来研究气溶胶对全球气候变化产生的影响，并对未来的气候变化进行预测。除此之外，气溶胶会影响对地遥感，强烈的散射会使采集的图像模糊。为了对遥感图像进行复原，除了采用数字图像处理算法外还可以采用大气校正算法。即，准确获取某一区域的气溶胶分布，计算出散射对成像的影响，再逆向复原无气溶胶散射的原始图像。因此，建立全球气溶胶监测系统不仅有助于研究气溶胶对气候和天气的影响，同时还可以为对地遥感提供大气校正的服务。

[0003] 多个国家和机构在内的组织发射了用于气溶胶观测的卫星载荷。这些载荷依据观测模式主要分为：单角度多光谱测量仪器、多角度多光谱测量仪器、单角度多光谱偏振测量仪器和多角度多光谱偏振测量仪器。经研究发现，如果没有气溶胶准确的先验信息，即使地表反射率已知，单视场角的多光谱信息也无法充分提供气溶胶特性的信息。这种情况下，单角度的多光谱偏振测量、多角度多光谱测量、单角度多光谱偏振测量可将光学厚度的误差降低5到20倍。在此基础上，使用多角度多光谱的偏振测量可进一步将误差降低2到3倍。因此，为了获取高精度的气溶胶参数来进行气候的研究，需要采用多角度多光谱偏振测量仪器进行气溶胶和表面特性的检索。

[0004] 目前，已经有多个在轨运行的多角度多光谱旋光计用于气溶胶的探测。法国研制的偏振多角度传感器(POLarization and Directionality of the Earth’s Reflectance instrument，POLDER)和安徽光机所研制的多角度偏振相机(directional polarimetric camera,DPC)同属于分时多光谱旋光计。分别将不同波段的滤光片和不同偏振角的偏振片配置在转轮上，实现气溶胶光谱信息和偏振信息的分时获取。超广角的光学镜头采集大范围的景物信息。由于该仪器置于太阳同步轨道，地表及上部的气溶胶依次出现在视场边缘、视场中心和视场边缘，实现了多角度获取气溶胶的偏振和光谱信息。

[0005] 由马里兰大学研制的分振幅偏振探测载荷——超角度彩虹旋光仪(Hyper‑Angular Rainbow Polarimeter,HARP)也可以实现气溶胶的多角度多光谱的偏振探测。HARP利用菲利普棱镜将入射光分成3束，并在光的出射方向设置0°、45°和90°的偏振片和相同的滤光片条带，实现分振幅的多光谱偏振探测。多角度也是通过宽视场的光学镜头和在轨推扫(push‑broom)实现的。

[0006] 相对的，欧空局的哥白尼二氧化碳监测卫星(Copernicus CO2Monitoring,CO2M)上搭载的多角度偏振旋光仪(Multi‑Angle Polarimeter,MAP)是基于分焦面探测的多光谱旋光计。与前两者不同，该仪器将偏振片条带与滤光片条带周期性地集成在CMOS图像传感器的表面，使面阵光电探测器同时具备探测光谱和偏振的能力。与前两类旋光计相比没有运动部件，偏振精度获得有效的提升，同时光路结构简单，有效地降低了系统的复杂度、体积和重量，提升了探测的信噪比。CO2M搭载了4台MAP，并且每台MAP具有不同的指向角。由于该卫星也是工作于太阳同步轨道，因此不同指向角的MAP会依次采集目标区域的气溶胶信息，以此实现多角度探测。

[0007] 随着航天技术的不断发展，卫星逐渐商用化。商用卫星通常具备以下特点：1.造价低；2.全球组网。造价低不仅仅体现在卫星本身的制造成本上，同时还要求卫星的体积小、重量轻。这样，一次火箭发射可以携带几十甚至上百个卫星，更容易实现全球组网。目前，通讯卫星和高分辨对地观测卫星已经成功实现了商用。气溶胶观测卫星还没有实现商用，但已经出现了向商用卫星过渡的趋势。

[0008] 由滤光条带组和分焦面偏振探测器组成的分焦面多光谱偏振探测器，已成功地解决了光谱和偏振探测技术的小型化。目前唯一制约气溶胶观测卫星商用化的是多角度观测技术。上文分析的多角度观测卫星是通过设计大视场角的光学镜头或在同一卫星平台上搭载不同指向角的载荷实现的。但大视场角的光学镜头不仅体积庞大，且存在渐晕和视场畸变，设计、加工和图像的校正都非常困难。而搭载多个不同指向角的载荷不仅功耗成倍增加，且质量大。这两种多角度观测的实现方案严重阻碍了气溶胶观测卫星的商用化。

[0009] 鉴于此，为了既满足卫星在例如气溶胶观测、地理测绘和云测量中的多角度观测需求，同时有效地减少载荷的体积与重量，需要一种新的多角度观测方案。

[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作进一步详细描述。

[0032] 如前文所述，同时具备多角度、多光谱和偏振探测的气溶胶观测载荷，可有效地提升气溶胶反演精度。目前在轨运行的气溶胶观测载荷质量和体积均偏大，不适用于商业遥感。尽管分焦面多光谱偏振探测器的提出可有效地减小卫星的体积与重量，但为了实现多角度探测而采用的传统大视场角的光学镜头，或同一卫星平台搭载多个不同指向角的载荷，导致体积和重量依旧庞大。因此需要一种既减小卫星质量与体积，且又能满足多角度观测的方案。

[0033] 本申请发明人针对现有技术的问题进行了研究，提出了一种基于卫星姿态调整实现多角度观测，适用于商用小卫星或微卫星的技术方案。

[0034] 如上所述，卫星通常由位置与姿态控制系统、通讯系统、电源系统、温控系统、入轨与推进系统、载荷等组成。其中，位置与姿态控制系统通常包括动量轮和微推进器。就姿态控制而言，动量轮可以通过改变转速和方向来调整卫星的姿态，而推进器则可以通过喷射推进剂来实现姿态调整，此外，还可以包括陀螺仪来提供姿态信息反馈。一般光学遥感卫星的位置与姿态控制系统的作用是保证卫星位于预定轨道的同时(此为位置控制)，使载荷的光学镜头能够实时正对星下点(此为姿态控制)，即，使载荷的光学系统的光轴延长线能够指向地心。而在本发明中，位置与姿态控制系统在确保卫星位于预定轨道的同时(此为位置控制)，使载荷的光学系统的光轴与观测目标的法线具有一定的夹角，实现特定角度的观测，并且在针对一个观测目标的观测过程中随着卫星的运行，调整至多个不同的角度(此为姿态控制)，由此，在卫星的星下点经过一次观测目标的过程中实现多角度观测。

[0035] 换言之，在地面的观测目标处于以星下点为中心的卫星运行方向上的前后规定范围的期间中，随着卫星的运行而控制卫星的姿态，使载荷的光学系统的光轴相对于星下点的法线方向具有多个不同的夹角。

[0036] 本发明针对的卫星载荷是在面阵探测器上集成了周期形偏振条带和滤光片条带的分焦面偏振多光谱探测器系统。为了实现该分焦面偏振多光谱探测器系统的多角度观测，卫星的位置与姿态控制系统的姿态控制需要以先调整角度、接着保持角度进而再调整角度的工作模式运行(即，后述的多角度观测模式)。

[0037] 图1是表示本发明一个实施方式的卫星多角度观测方法的概要流程。图2是表示该卫星多角度观测方法中的卫星姿态控制的控制过程示意图。图3是表示卫星对地观测时，载荷与地球的相对位置关系、光学系统的几何关系的示意图。

[0038] 为便于说明，本申请中将载荷的光学系统的光轴与星下点法线之间的夹角称作卫星的“偏摆角”。该偏摆角由上述的位置姿态控制系统控制，对其赋予正、负符号，正的偏摆角表示光轴方向指向比星下点更靠卫星运行方向前方的位置，负的偏摆角表示光轴方向指向比星下点更靠卫星运行方向后方的位置。

[0039] 另外，在不会造成误解的情况下，有时不区分使用“卫星”与“载荷”。

[0040] 首先参照图3说明基本的概念和定义。图3中，201表示卫星(即载荷)，两条实线301、302分别表示载荷的光学系统观测视场的边缘，夹角θ为视场角。两实线间的虚线303表示视场的中心，也是实线301、302构成的夹角θ的角平分线，亦即载荷光学系统的光轴。图中弧线304表示地壳，点305表示地心。图中点划线306为卫星与地心间的连线，该连线306与地壳304的交点为星下点202，连线306与星下点202的法线重合，其中地壳上部为卫星的轨道高度h，下半部分为地球的半径R。虚线303(光轴)与点划线306的夹角为偏摆角α。

[0041] 当卫星调整姿态使得载荷的视场边缘301与地壳304恰好相切时，卫星的偏摆角α达到有效的最大值αmax。根据几何关系，可以得到：

[0042]

[0043] 通常情况下，卫星的轨道高度h以及视场角θ是预先设定且已知的，因此根据方程(1)可以计算出该偏摆角αmax。本申请中，将该偏摆角αmax称作最大有效偏摆角。

[0044] 下面结合图1和图2说明卫星多角度观测方法。

[0045] 在图2的(a)中，点划线表示地面(简化为直线)，载荷201的光学系统具有同样的视场角θ，视场角的中心即光轴指向星下点202。此时偏摆角为0，而卫星的相对运行方向为图中箭头所示的右方向，故图2的(b)、(c)、(d)所示情况下偏摆角为正，而图2的(e)所示情况下偏摆角为负。与后述图5类似地，图2表示的也是卫星沿轨视场调整姿态的状况，以卫星为参考系原点，地面为运动点。

[0046] 在一个实施方式的卫星多角度观测方法中，如图1所示，首先判断卫星的工作模式(步骤S101)，如果工作于常规模式，则只需随着卫星运行使偏摆角始终保持为0即可，无需多角度观测，结束流程(步骤S110)。

[0047] 如果工作于多角度观测模式，则判断观测目标203是否尚未进入以星下点为中心的规定范围内(步骤S102)。此处的“规定范围”与多角度观测模式下想要观测的多角度数据的角度范围(例如端值)相关。例如，如果想要获取观测目标的‑δ到+δ角度的数据，即最大目标观测角为δ，为了能够获取这样的数据，考虑到载荷的视场角θ，偏摆角需要能够从‑(δ‑θ/2)调整到+(δ‑θ/2)，本申请中将该δ‑θ/2的偏摆角称为“观测用最大偏摆角”(参照图2中的偏摆角A)。于是，此处的“规定范围”指的是至少这样的范围：在假定卫星与地球相对静止的情况下，偏摆角从负的观测用最大偏摆角调整到正的观测用最大偏摆角为止，载荷的视场角所能够覆盖(观测到)的地面的范围，对应于图2的(b)‑(e)中的粗实线表示的示意性的范围204。当然，“规定范围”并不限定于此，只要能够满足当观测目标位于该规定范围外时，卫星无论怎样控制偏摆角都不会取得所需的观测角度的数据即可。此外，图2中将规定范围
204表示为直线，但实际上其是沿地壳304(参照图3)的弧线。

[0048] 在步骤S102中，可以根据卫星与观测目标203的相对位置关系，基于卫星的轨道高度h、地球半径R、载荷的视场角θ、最大目标观测角δ等参数进行计算并判断。

[0049] 在判断结果为否的情况下，观测目标203可能已经从星下点经过且无论如何控制卫星的姿态都不再能取得想要观测的角度数据，故暂且放弃该观测目标等待下一轨，并切换至下一观测目标(步骤S103)。

[0050] 在观测目标203当前正处于以星下点为中心的规定范围内的情况下，考虑到即使现在开始对该观测目标进行观测，也可能无法获得所需的全部角度的观测数据，因此也可以暂且放弃该观测目标等待下一周期，并切换至下一观测目标(步骤S103)，接着重新进行步骤S102的判断。当然，此处也可以不放弃该观测目标，而是调整姿态使得观测目标进入载荷视场内，并跳过步骤S104执行后述步骤S105及之后的步骤，即便不完整也获取当前能够取得的角度数据。

[0051] 在步骤S102的判断结果为是的情况下，即观测目标203尚未进入以星下点为中心的规定范围内的情况下，控制卫星姿态使偏摆角成为第一偏摆角A(步骤S104)，该第一偏摆角A即为正的观测用最大偏摆角。此时的状态如图2的(b)所示。随后保持该偏摆角，并持续判断是否已取得了当前偏摆角下所需的观测数据(步骤S105)。例如，在需要获取当前偏摆角下所有可能的观测角度的数据的情况下，可以判断载荷的视场是否已推扫过观测目标。在判断结果为否的情况下维持偏摆角(步骤S106)。例如，在图2的(c)所示的状态下，观测目标仍处于载荷的视场内，所需的观测数据未完全获取，故维持第一偏摆角A。在判断结果为是的情况下，接着判断当前的偏摆角是否已至观测用最小偏摆角，例如是否已经是负的观测用最大偏摆角即‑A(步骤S107)。

[0052] 在当前的偏摆角已经是观测用最小偏摆角的情况下，说明已经获得了观测目标的所有要获取的角度数据，偏摆角再减小已失去意义。故结束当前观测目标的观测，转移至步骤S108。图2的(e)示意性地表示此时的状态，此时载荷的视场已推扫过观测目标，并且偏摆角已经是负的观测用最大偏摆角即‑A。

[0053] 在步骤S108判断当前的观测目标是否为最后的观测目标，如果观测任务中规定了多个观测目标且该多个观测目标均观测完成，则结束观测(步骤S110)。如果还存在下一个观测目标或者观测任务并未明确规定何时结束，则切换至下一观测目标(步骤S103)。

[0054] 在步骤S107的判断结果为否的情况下，控制偏摆角减小规定的减小量(步骤S109)，例如，在当前的偏摆角为上述第一偏摆角A的情况下，减小至第二偏摆角B。接着返回步骤S105进行循环。例如，图2的(d)表示偏摆角减小至第二偏摆角B的状态。

[0055] 此处，步骤S109中偏摆角每次减小的减小量可以根据需要有一定差别，但也可以统一为特定的减小量。无论哪种情况，必须满足的条件是，在减小后的偏摆角下，观测目标处于载荷视场内或尚未进入载荷视场内。理想地，偏摆角的减小量可以等于或小于载荷的视场角θ，这样能够确保各偏摆角下的载荷视场角彼此之间互有重叠或者彼此连续而不存在间隙，从而能够获取观测目标的连续的角度数据。但并不限定于此，可以根据卫星位置与姿态控制系统的能力(姿态控制的速度等)、观测目标区域的大小以及对多角度数据的要求任意地决定减小量。

[0056] 而且，上面说明了步骤S107中判断偏摆角是否为负的观测用最大偏摆角即‑A的情况，但不限于此，观测用最大偏摆角和观测用最小偏摆角并不一定互为正负，可以根据所需的多角度观测数据的范围任意地决定。

[0057] 此外，在步骤S105中可以判断载荷的视场是否已推扫过观测目标，但本发明并不限定于此，为了前进至步骤S107，载荷的视场并不需要完全推扫过观测目标。事实上，通过卫星位置与姿态控制系统控制卫星的偏摆角需要耗费一定的时间，而在该时间内卫星与地球之间仍然存在相对运动，因此等待载荷的视场完全推扫过观测目标再控制偏摆角，可能会导致下一个偏摆角的至少一部分观测数据(例如可能是关键的角度数据)无法获取。因此，例如在并不需要取得当前偏摆角下能够取得的所有观测数据的情况下，若当前偏摆角下的所需的数据已经取得，或者为了确保取得下一个偏摆角下的某些关键数据而从设计上认为当前需要获取的数据已经取得，就无需等待载荷的视场完全推扫过观测目标，可以直接前进至步骤S107控制卫星偏摆角减小。

[0058] 如上所述，由于卫星与地球之间的位置关系，卫星的偏摆角存在最大有效偏摆角αmax，因此观测用最大偏摆角A也必须要满足A≤αmax。于是，对于任一观测目标并非能够获取任意角度的观测数据，最大目标观测角δ满足条件δ≤αmax+θ/2。

[0059] 通常情况下，卫星在轨运行时载荷拍摄的帧率保持固定。因此，每一轨拍摄到的图像数量是一定的。传统光学卫星每一轨的图像可以完整覆盖轨道下方的全部景物，而对于本发明而言，每一轨图像不能完整覆盖所有景物信息。例如参照图1、图2可知，根据本发明的原理，为了对各观测目标取得所需的多角度数据，各观测目标之间的间隙至少需要与规定范围204的大小相当，而卫星在一轨运行期间无法拍摄该间隙的大部分景物(除了观测目标附近)。不过，本发明是针对商用小微卫星设计的，可以通过卫星组网或者星座卫星群实现全球气溶胶的准实时监测。

[0060] 下文将以一个具体的实施例对本发明进行更详细的说明。本发明是针对分焦面偏振多光谱的商用卫星的多角度观测需求设计的，但不限于该类卫星，当然也适用于其他有多角度观测需求的商用卫星。

[0061] 该实施例的商用卫星的载荷是前述的在面阵探测器上集成了周期性偏振条带和滤光片条带的分焦面偏振多光谱探测器系统，其包括分焦面偏振多光谱探测器及其光学系统。光学系统的作用是将通过其镜头引入的光引导至探测器，使作为观测目标的地面景物成像于探测器的像敏面。

[0062] 图4是实施例的分焦面偏振多光谱探测器的配置示意图。图5是表示实施例中基于卫星姿态调整实现多角度观测的示意图。

[0063] 为了便于理解，图4中仅给出探测器平面视力下的一个周期的图示。图中箭头401表示卫星运动推扫的方向，坐标轴的x、y方向表示探测器像敏面内的两个正交方向，它们分别与探测器的法线方向垂直。探测器自下而上(与光的入射方向相反)分别为面阵光电探测器402、偏振条带层403、以及滤光条带层404，各条带层403、404中的各条带在图中的x方向上延伸，在y方向上周期性排列，x方向上的延伸长度例如可以与探测器的尺寸相当。其中偏振条带层403的各条带的偏振角为0°、60°和120°。原则上，任意三个及以上不同的偏振角的偏振条带都可实现气溶胶偏振度和偏振角的计算，而本实施例的这种偏振条带的偏振角配置为经典排布方式。本发明为了更易于对多角度观测进行说明，采用了这种经典偏振条带排布方式。

[0064] 面阵光电探测器402是常用的任意类型的探测器，例如可以是CCD/CMOS传感器等，其在像敏面上具有沿x、y方向矩阵状排列的多个像素。

[0065] 偏振条带层403中的每个偏振角的偏振条带可以对应N行像素(N为正整数，图3中表示了N＝1的情况)，相邻的三个不同偏振角的偏振条带覆盖3N行像素。每三个相邻的不同偏振角的偏振条带构成一个完整的偏振单元，如图4中粗线框所示。多个这样的偏振单元周期性地与面阵探测器对应配置而构成偏振条带层403。各偏振条带由亚波长铝光栅构成，在一个偏振单元中，各偏振条带的光栅的线栅方向彼此不同。

[0066] 滤光条带层404由多个不同中心波长的滤光条带组成。为了说明本发明的工作模式，采用中心波长为490nm、670nm和865nm的滤光条带。其他波段的滤光条带可根据使用场景和需求，进行相应的增设。每个波长的滤光条带对应M个完整的偏振单元(N为正整数，图4中表示了M＝1的情况)，即每个滤光条带对应3M个不同偏振角的偏振条带，共3MN行像素。一个完整的滤光单元包含相邻的3个及以上不同中心波长的滤光条带，对应共计9MN行像素。多个这样的滤光单元周期性地与面阵探测器对应配置而构成滤光条带层404。

[0067] 偏振条带和滤光条带与像素行数的对应关系取决于加工制造水平和配准水平。当加工和配准水平较高时，理想情况下可以实现M＝N＝1，即偏振条带的宽度(图4中上下方向的宽度)等于像素的边长，滤光条带的宽度对应3行像素。由于每一行像素对应了不同的视场角，当偏振条带和滤光条带都很窄时(几行像元的级别)，可以认为每个完整的偏振滤光单元(即一个滤光单元及其下方对应的所有偏振单元)对应的是相同的视场角，不同的偏振滤光单元的视场角是准连续的。

[0068] 下面结合图5给出的具体实例对基于卫星姿态调整实现多角度观测进行具体说明。图5是与图2对应的具体实例，为简化起见，图5中省去了卫星(载荷)的图示以及各部分的附图标记。

[0069] 设定卫星载荷的视场角为θ＝30°，同时分焦面偏振多光谱探测器的M＝N＝1。卫星是轨道高度为h＝500km的近地极轨卫星。根据圆周运动和万有引力公式，可以计算出卫星的速度约为7.65km/s。地球的自转会影响穿轨视场的图像拼接，不会影响沿轨视场。而卫星姿态的调整在沿轨视场方向，因此图5的示意图表示了卫星沿轨视场调整姿态的工作模式。为了更好的对工作模式进行说明，与图2同样地，图5所示的地面为平面，同时以卫星为参考系原点，地面为运动点。卫星姿态调整的速度为4°/s。

[0070] 图5的(a)表示气溶胶观测卫星的常规工作模式，载荷镜头正对星下点，光轴与星下点的法线重合，偏摆角为0。由于设定的卫星的视场角为30°，幅宽为267.95km，偏振条带和滤光条带均为最窄的情况，因此在常规模式下，随着卫星的运行调整卫星的姿态以保持该偏摆角推扫全球，可以获得全球气溶胶‑θ/2到+θ/2即‑15°到+15°的观测数据。

[0071] 为了获取更多其他观测角度的数据，可以让卫星偏摆一定角度。偏摆后视场光轴与星下点法线之间的夹角为前述的偏摆角α。假设需要60°的观测数据，可以使卫星的偏摆角α＝45°。如果随着卫星的运行调整卫星的姿态以保持该偏摆角推扫全球，则可以获得全球气溶胶α‑θ/2到α+θ/2即+30°到+60°的观测数据。

[0072] 由于气溶胶观测需要多角度的观测数据，因此本实施例中并不始终保持某一特定偏摆角，而是需要在观测的同时改变偏摆角。如前文所述，由于卫星采集图像时的帧率不变，因此需要通过牺牲采集图像覆盖的面积来换取部分面积的多角度数据。

[0073] 假设需要取得的多角度观测数据的角度范围是，最大为+60°(即最大目标观测角)，最小为‑60°(即最小目标观测角)，观测目标区域的幅宽为267.95km(正视星下点的视场幅宽)，需要卫星在飞抵观测目标区域前的866km(即前述“规定范围”的一半)处，使卫星偏摆至45°(即前述的第一偏摆角A，亦即观测用最大偏摆角)，如图5的(b)所示。保持此状态对观测目标进行推扫。

[0074] 接着，如图5的(c)所示，当卫星飞至观测目标区域前220km处时，已经获取了观测目标区域的+43.95°到+60°之间的观测数据。考虑到卫星调整偏摆角需要的时间，由于该实施例中需要获取对称的角度的数据以及需要获取卫星正视的观测数据(‑15°到+15°的观测数据)，因此在此时就需要调整卫星的偏摆角至0°

[0075] 根据设定，卫星位置与姿态控制系统的偏摆角控制速度为4°/s，卫星的运行速度7.65km/s，因此可以计算出姿态调整期间内卫星向前运行了86km。此时偏摆角为0°的卫星载荷的视场恰好开始推扫观测目标区域。如图5的(d)所示。

[0076] 保持该姿态，直至卫星载荷将观测目标区域全部推扫至视场外，如图5的(e)所示。于是，获取了观测目标区域的‑15°到+15°之间的观测数据。

[0077] 接着，进一步调整卫星的偏摆角为‑45°，如图5的(f)所示。此时卫星载荷视场中的‑43.95°开始推扫观测目标区域的边缘。

[0078] 保持该姿态，直至卫星载荷将观测目标区域全部推扫至视场外，如图5的(g)所示。于是，获取了‑60°到‑43.95°的观测数据。

[0079] 这样，卫星共获得了观测目标区域上方气溶胶的‑60°到‑43.95°和‑15°到+15°以及+43.95°到+60°的多角度偏振光谱数据。

[0080] 该实施例中，卫星获得的角度数据是对称的并且包含卫星正视的观测数据。但不限于此，卫星偏摆角的变更方式可以多种多样，并不一定需要完全对称角度的数据。而且，可以通过与地面通讯，由地面的观测数据使用者确定有用的最优的角度数据，由此改变偏摆角的变更方式。此外，也可以由地面的使用者通过控制部实时地根据需要进行更改。

[0081] 另外，该实施例并未获取‑60°到+60°之间的连续角度数据，这是因为通常没有必要获取全部连续的角度数据。如果需要采集某一区域连续的多角度数据，则该区域需要小于卫星正对地面的视场，并且可以采用使每个偏摆角下的视场彼此存在重合的方式进行观测。例如，可以使卫星先偏摆至45°，扫描后再偏摆至20°，扫描后再偏摆至0°，依次再偏摆至‑20°、‑45°。最终将这些数据拼接(去除重合部分)，可以获得该区域‑60°到60°的观测数据。

[0082] 另外，执行多角度观测时的卫星偏摆角的设计还需要考虑载荷的视场角。以上实施例中载荷的视场角为30°，这是以偏振条带和滤光条带与像素行数的对应关系能够达到理想的M＝N＝1为前提的。不过，当对应关系能够达到理想状况时，不同偏振滤光单元的视场角可能无法视为连续，载荷的视场角会成为离散的多个视场角的集合。该情况下，需要考虑载荷的视场角的性质，根据需要获取的观测角度来设计执行多角度观测时的卫星偏摆角。

[0083] 上面结合附图对基于卫星姿态调整实现多角度观测进行了具体的描述，但是本发明不仅限于上述的工作模式。其他观测角度的数据也可以获取，但需要相应对偏摆角进行调整。此外对于不同视场角、轨道高度、观测目标面积、观测角度等参数，均可以通过Solidworks和AutoCAD等绘图软件获取相应的关系。因此卫星姿态调整的模式将是多种多样的，便于不同观测角度的获取和气溶胶反演的研究。

[0084] 上述的具体实施方式和实施例仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护范围。