[發(fā)明專利]一種全球多目標全天時實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810196368.8
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108449129B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳俊;李娜;許云飛;李玲;隋葉葉;程少園;孫世君
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04N5/225
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發(fā)明屬于衛(wèi)星光學遙感領(lǐng)域，本發(fā)明公開了一種全球多目標全天時實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法。本發(fā)明系統(tǒng)包括機動載體模塊，圖像采集模塊、地面中樞模塊，機動載體模塊由均勻分布在4個軌道平面上的24顆衛(wèi)星組成，衛(wèi)星升交點地方時為10:30，軌道高度為太陽同步軌道。可對多目標同時進行實時的監(jiān)測，顯著提升攝影觀測的時間分辨率，達到近似視頻的實時監(jiān)測效果；且通過優(yōu)化設(shè)置遙感星座和用戶定制多個觀測目標，并對覆蓋各個目標的衛(wèi)星進行姿態(tài)機動控制，可以實現(xiàn)對全球多目標同時實施全天時的類視頻實時監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星光學遙感領(lǐng)域，涉及基于動中成像的全球任意多目標全天 時實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

天基實時監(jiān)測，目前僅有地球靜止軌道可實現(xiàn)對固定目標的全天時監(jiān)測， 且該軌道覆蓋觀測范圍和空間分辨率受限。由于現(xiàn)有遙感衛(wèi)星敏捷機動能力不 足，若采用常見的太陽同步軌道實現(xiàn)對赤道目標10分鐘的重訪周期，需要至 少20顆衛(wèi)星，且10分鐘的時間分辨率顯然不滿足實時監(jiān)測需求。為實現(xiàn)對全 球觀測覆蓋且時間分辨率達到秒級，按傳統(tǒng)成像模式必然需要百顆衛(wèi)星，占用 大量空間資源，多年后造成大量太空垃圾。同時傳統(tǒng)成像模式僅能沿星下點軌 跡且僅能指向飛行方向的半自由度(南北正向)成像。因此按現(xiàn)有傳統(tǒng)方式無 法滿足天基全球全天時多目標實時監(jiān)測需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供全球多目標全天 時實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)對全球多目標同時實施全天時全天候的類視頻實 時監(jiān)測，解決了基于常規(guī)技術(shù)靜止軌道監(jiān)測低軌無法覆蓋全球，高軌分辨率低 應用受限；以及其他軌道重訪周期不能滿足實時監(jiān)測需求等一系列問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種全球多目標全天時實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括：機動載體模塊，圖像采集模 塊、地面中樞模塊；

所述機動載體模塊由均勻分布在4個軌道平面上的24顆衛(wèi)星組成，衛(wèi)星 升交點地方時為10:30，軌道高度為太陽同步軌道；

圖像采集模塊：搭載在機動載體模塊的衛(wèi)星上，用于接收地面中樞模塊發(fā) 送的上注觀測目標的指令，根據(jù)指令采集目標圖像，識別目標圖像，并將目標 圖像識別結(jié)果發(fā)送給地面；

地面中樞模塊：上注多個觀測目標的指令至圖像采集模塊，實時判斷覆蓋 各觀測目標的衛(wèi)星，控制覆蓋各觀測目標的衛(wèi)星所搭載的圖像采集模塊分別對 各觀測目標進行實時監(jiān)測。

所述實時判斷覆蓋各觀測目標的衛(wèi)星的方法為：

當前時刻覆蓋該目標的衛(wèi)星為N_ij(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4,5,6)，經(jīng)過時間t之后， 覆蓋該目標的衛(wèi)星為N_im，m由以下公式確定：

其中T為衛(wèi)星繞軌一周的時間，若k6，則m＝k-6；否則m＝k；其中i 為軌道平面編號，將升交點赤經(jīng)為0的軌道平面編號為1，按照升交點赤經(jīng)從 小到大的順序依次進行軌道平面編號；j為相同軌道平面內(nèi)的衛(wèi)星編號，將觀測 起始時刻北半球內(nèi)沿升軌方向最靠近赤道的衛(wèi)星編號為1，按照沿各軌道平面 升軌飛行方向從小到大的順序依次進行各衛(wèi)星編號。

所述圖像采集模塊包括：光電轉(zhuǎn)換模塊和圖像處理模塊；

光電轉(zhuǎn)換模塊：接收地面中樞模塊發(fā)送的上注指令，改變機動載體模塊衛(wèi) 星的姿態(tài)機動角度連續(xù)采集觀測目標所在區(qū)域的圖像信息，將圖像信息轉(zhuǎn)換為 數(shù)字模擬信號，并發(fā)送數(shù)字模擬信號給圖像處理模塊；

圖像處理模塊：接收光電轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的數(shù)字模擬信號，根據(jù)地面中樞模 塊發(fā)送的上注指令識別觀測目標，并將識別結(jié)果發(fā)送給地面中樞模塊。

所述衛(wèi)星的角速度為6°/s，且角加速度為1.5°/s²。

所述各觀測目標為靜止目標，或速度低于民航客機飛行速度的動態(tài)目標；