[发明专利]用于接收并存储卫星数据的地面站网格

说明书

技术领域

本发明涉及一种在全文中成为“卫星网格(satellite grid)”的设备，包括相互通信的多个数据接收和记录陆地站。数据接收和记录陆地站是一种具有用于接收来自位于围绕地球的轨道中的至少一个卫星的观测数据的单元以及用于存储这些数据的单元(大容量存储器)的站。

本发明还涉及一种观测设备，尤其是用于观测地球的设备，包括：部署在围绕地球的轨道中的至少一个卫星星座，每个卫星包括至少一个观测数据捕获设备以及用于将这些观测数据发送到位于地球表面的接收天线的至少一个设备；分布在地球表面的多个观测数据接收和记录陆地站，每个接收和记录陆地站连接至至少一个接收天线，尤其是连接到属于该接收和记录陆地站的接收天线，这些站相互通信；每个卫星的发送设备用于将观测数据发送到位于该发送设备视野内的任何接收天线，每个接收天线用于在该接收天线位于卫星的发送设备视野内时接收由所述卫星发送的观测数据。

背景技术

通常，在全文中，术语“观测”是指任何数据捕获，包括物理参数(温度、辐射、地形数据、各种可见或不可见波长形式的图像等等)的测量，而术语“地球观测”是指对与地球有关的观测数据(尤其是来自地球的观测数据)的任何捕获。

提供一种用于地球观测的设备尤其(虽然不是专门)是本发明的一个目的，该设备更具体地旨在捕获并提供地面观测图像，并具有较高的地面分辨率(10米或更小，特别是以一米为量级)以及较高的地球全覆盖频率(2星期或更少，特别是以一天为量级)。

在全文中，地球全覆盖频率是指观测设备能够获得地球的完整图像的频率。

随着专用于气象学的装置的开发，由卫星上的装置进行地球观测开始于20世纪50年代。从那时起，就持续不断地开发这种装置，同时还支持地面分辨率或刷新频率，这取决于预期应用。

目前，存在大量的陆地观测装置，包括LANDSAT、MODIS、IKONOS、QUICK BIRD、EROS、SPOT-5、SPOT-4等。这些装置能够满足各种领域(例如农业、制图、地籍测量、国防、环境、城市规划、电信、风险管理、可再生资源管理等)中的大量的图像需求。在所有情况中，在中央处理和存档站点收集由地面站接收的来自卫星的观测数据，中央处理和存档站点能够以选定的方式对这些各种数据进行合理化、对这些数据进行更新、以及使这些数据相互相关。这种中央站点还能够相对于观测数据的日期及其内容来向用户相关地并均匀地分发观测数据。卫星观测数据向中央站点的这种迁移常常由于这些数据的超大容量而引起连接和带宽问题。例如，GB2432486提出了重用星座中的卫星，以便将数据迁移到地面用户站。这种方案是十分昂贵和复杂的，并且在总体上并不令人满意。

装置IKONOS、QUICK BIRD、EROS等是具有很高分辨率的卫星，其允许以一米为量级的地面分辨率。另一方面，它们具有的整个地球刷新速率却大于一个月。

装置MODIS、MERIS等是具有较低分辨率但具有较高的整个地球刷新速率(以3天到一个星期为量级)的装置。

换句话说，鉴于现有技术，对用于捕获并提供观测卫星数据(尤其是用于陆地观测)的装置的设计受到相冲突的约束的影响。从而，在具有高空间分辨率(以一米为量级)但低全覆盖频率(以一个星期或一个月为量级)的装置与具有高全覆盖频率(以一天为量级)但低空间分辨率(以100米为量级)的装置之间存在选择。

已经提出了另外的方案，以便能够从预定的特定区域的高覆盖频率中获益，同时从有利的空间分辨率中获益。这些方案包括采用配备有用于图像捕获的光学装置的一个或多个卫星，该一个或多个卫星允许这些光学装置的重新校准。特别地，在卫星自然轨迹之外捕获图像的能力允许在卫星的几个连续旋转期间对相同的地理区域进行观测。

例如，SPOT卫星星座提供了能够每天捕获地球的预定区域的图像的捕获能力和刷新速率。该星座包括多个卫星，多个卫星设置在相对于地球同相的太阳同步的、圆形极轨道上。每个卫星具有的周期为26日。每个卫星包括光学装置、数据记录器以及用于将图像发送到地面上的接收站的系统。光学装置适合于确保得到可参数化的间接目标(oblique sighting)，使得在26日的周期的过程中，可以数次观测相同区域。在卫星对于地面站不可见时，数据记录器能够在卫星上(on board)存储图像。

从而，该星座可以具有地球特定区域的较高的覆盖频率。但是，全覆盖频率不能少于26天。此外，如果对该星座进行设置使得在26天的周期期间执行大量的重新校准操作，那么地球的全覆盖频率可能比26天多得多。