[发明专利]一种基于SAR卫星的系统及应用模式

说明书

本发明提供了一种基于SAR卫星的系统，系统基本配置单元为“2+2”颗卫星，要求每颗卫星具备左右侧视成像能力，组对使用的2颗SAR卫星中，一颗具备宽幅扫描成像用于粗略观测、另一颗具备高分辨率精细成像模式用于详细成像，两星之间配备星间通信链路；卫星均采用1天回归地面轨迹重复低倾角轨道，四颗卫星的星下点地面轨迹一致，采用一种类似扎篱笆“>”的组合观测模式，通过合理配置升交点赤经和相位角，四颗卫星在较短时间内可对地面形成“◇”型区域进行观测。本发明利用SAR载荷多样的工作模式，结合合理的轨道设计，以较少的卫星数量、较低的构建成本，可以实现对关心区域范围的一种类似“扎篱笆”的动态、防御观测。

技术领域

本发明涉及一种宇航飞行器，具体地，涉及一种基于SAR卫星的系统及应用模式。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar-SAR，以下简称SAR)卫星，是一种主动向目标发射电磁波，利用接收来自目标发射回来的信号进行成像或探测的遥感卫星系统。作为一种有源探测系统，SAR卫星可不受光照和气候条件等限制，具备全天时、全天候成像能力，在国土监测、防灾减灾、环境保护、地理信息测绘等领域具有广泛的应用价值。

在SAR卫星的使用当中，高分辨率、宽测绘带宽是对地观测的主要追求目标。SAR图像的高分辨率一直是用户关心的首要问题，在这个问题上几乎有着永无止尽的需求；除了高分辨率，宽测绘带宽也是非常重要的。但是，星载SAR方位分辨率和距离测绘带宽是相互制约的两个技术指标，方位分辨率决定着PRF，PRF又决定着可用的回波连续录取的时间长度，这一时间长度决定着成像的幅宽。按着这种制约关系，分辨率越高时成像幅宽将越窄，一颗卫星很难同时兼顾。这就导致在SAR卫星实际应用中，常常需要构建SAR卫星星座系统来面对各种复杂的应用场合。此时，星座系统的卫星数量、构建方式、应用模式、观测效率、构建成本是需要重点考虑的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种基于SAR卫星的系统及应用模式，利用SAR载荷多样的工作模式，结合合理的轨道设计，以较少的卫星数量、较低的构建成本，可以实现对关心区域范围的一种类似“扎篱笆”的动态、防御观测。

为实现上述目的，本发明具体通过以下技术方案实现：

一种基于SAR卫星的系统，该系统基本配置单元为“2+2”颗卫星，要求每颗卫星具备左右侧视成像能力，组对使用的2颗SAR卫星中，一颗具备宽幅扫描成像用于粗略观测、另一颗具备高分辨率精细成像模式用于详细成像，两星之间配备星间通信链路(系统共配置2条星间链路)。轨道方面，采用1天回归地面轨迹重复低倾角轨道，四颗卫星的星下点地面轨迹一致，采用一种类似扎篱笆“>”的组合观测模式，通过合理配置升交点赤经和相位角，四颗卫星在较短时间内可对地面形成“◇”型区域进行观测。

本发明还提供一种基于上述SAR卫星系统的应用模式，为了获得“◇”型区域内的动态变化，摒弃常规模式下对区域进行全覆盖的观测方式，选择一种类似扎篱笆“>”的观测带(包括南北向观测带[5]、东西向观测带[6])作为卫星的固定观测范围，大大缩小观测范围，提升观测效率。以南北向观测带为例，首先利用具备宽幅扫描成像模式卫星对整个观测带进行粗略观测，发现感兴趣目标(含移动目标)后，通过星间链路将目标信息传递给与之组对的卫星，当该卫星可视南北观测带时，工作在高分辨率精细成像模式，对目标进行详细成像。具体地，其应用模式包括以下步骤：

步骤一、时刻T0，卫星A运行至轨道，卫星左侧视姿态，SAR载荷采用宽幅扫描成像模式工作，对地面“篱笆>”中的南北观测带粗略观测，观测带宽度W即为扫描成像带宽；观测过程中，发现了感兴趣目标，立即通过星间链路将目标信息传递给与之配对的卫星B；

步骤二、时刻T0+Δt0，卫星B运行至轨道，卫星右侧视姿态，在接近目标时，SAR载荷采用高分辨率精细成像模式工作，对目标实施详细成像；