[发明专利]一种分布式可重构卫星系统及遥感方法

说明书

本发明公开了一种分布式可重构卫星系统，包括：服务星，所述服务星进行分布式遥感卫星编队和对接控制，多星任务协同规划与调度；遥感单元星，所述遥感单元星即可编队协同实现分布式遥感，也可拼接组装扩大口径，实现更高分辨率合成孔径成像。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种分布式可重构卫星系统及遥感方法。

背景技术

随着航天技术及应用需求发展，单个航天器的复杂度和规模不断攀升，不可避免面临发射困难、研制周期长、成本高、抗毁能力差，以及某些特定空间任务无法由单一航天器完成等问题，发展分布式航天器系统成为未来趋势。

按单体颗粒度，分布式航天器大致可分为两类：模块级分布式和卫星级分布式。模块级分布式航天器的典型研究包括F6计划、SBG(天基群组)和HISat细胞星等。F6计划由美国国防预先研究计划局(DARPA)提出，目的是用分离飞行的功能模块虚拟组成全功能型大卫星。由于耗资过多、技术难度大，该计划于2013年终止。SBG于2006年提出，基本概念和手段与F6类似。HISat细胞星借用生物和工程原理，实现低成本、模块化、可扩展卫星平台结构，可支持各类型有效载荷。卫星级分布式航天器应用范围较广，在遥感方面可实现宽视场、立体探测、构成虚拟航天器以增大焦距或扩大有效口径(合成孔径)等目标，典型应用包括A-Train(联合探测)、CANYVAL-X(利用2颗立方星构成虚拟望远镜对日冕观测，类似的有Simbol x、Max等)、TanDEM-X和TechSat-21(合成孔径雷达)、AAReST(在轨多镜面自动拼接形成合成孔径)等。利用编队飞行实现光学合成孔径对地遥感，要求相位误差控制达到波长级，技术难度太大，目前还没有成功案例。

近年来，中国空间技术研究院基于分离式模块组成大卫星的理念，开展了分布式结构设计、星间无线能量传输、模块群智能自适应网络、集群内测量/导航和控制等研究，研制了样机并进行了地面试验；上海微小卫星工程中心以未来几十米级大口径光学遥感系统为任务需求，正开展基于在轨多星多镜面自动化拼接、具有“自组装、自校准”特点的光学遥感验证系统的研究，部分关键技术已完成地面验证；中国科学院光电技术研究所前期开展了多相机的合成孔径成像研究，并在地面实现了基于4个相机的光学干涉成像；清华大学在开展了基于微小卫星组网的光学稀疏孔径空间探测系统研究，实现基于三个望远镜的Fizeau型光学干涉成像。此外，国防科技大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等分别对分布式航天器编队控制、组网技术等进行了相关研究。

从目前国内外的研究现状分析，分布式可重构遥感主要有两种大的应用模式：一是多星分散编队，实现联合探测或构成虚拟航天器以增大焦距(一般用于天文观测)或合成孔径等，对于光学合成孔径对地遥感，相位误差控制的技术难度太大，目前还无成功案例。另一种利用多颗背负了子镜面的卫星入轨后进行镜面自动拼接，形成合成孔径，但单个卫星不能独立成像。

针对现有的分布式可重构遥感存在的多星分散编队光学合成孔径对地遥感相位误差控制技术难度太大，镜面自动拼接合成孔径的单个卫星不能独立成像等问题，本发明提出一种新型的分布式可重构光学遥感卫星系统及遥感方法，解决了现有分布式可重构遥感入轨形成合成孔径模式中单个卫星不能独立成像的缺陷，提出分布式遥感卫星既可构成分散编队联合探测以提高综合效能，也可在轨自主拼接构成合成孔径成像来提高空间分辨率的“葫芦娃”式分布式可重构遥感理念，以达到最大化利用空间资源、提升效能、扩展应用的目的。

发明内容

针对现有的分布式可重构遥感存在的多星分散编队光学合成孔径对地遥感相位误差控制技术难度太大，镜面自动拼接合成孔径的单个卫星不能独立成像等问题，根据本发明的一个方面，一种分布式可重构卫星系统，包括：

服务星，所述服务星进行分布式遥感卫星编队和对接控制，多星任务协同规划与调度；以及

遥感单元星，所述遥感单元星即可编队协同实现分布式遥感，也可拼接组装扩大口径，实现更高分辨率合成孔径成像。