针对对地观测空间任务的创新轨道设计制造技术

本发明专利技术涉及用于减少卫星遥感服务的成本的方法。所述方法包括提供卫星遥感系统(1)，该卫星遥感系统(1)包括配备有被配置成获取地球表面的区域的图像的传感器(111)的唯一一个卫星(11)，所述卫星遥感系统(1)被设计成基于由卫星(11)上的传感器(111)获取的图像提供卫星遥感服务。特别地，卫星(11)遵循绕地球的具有短于三天的轨道重复周期的预定义轨道，从而获得具有非常好的时间性能和优异的干涉能力并且具有极大减少的成本的卫星遥感服务。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对对地观测空间任务的创新轨道设计
本专利技术涉及创新轨道设计，该创新轨道设计使得能够：·提供基于使用单个卫星的卫星遥感系统，该卫星遥感系统能够确保可与基于使用卫星群的系统的时间性能和干涉能力相媲美的时间性能和干涉能力；以及·减少对这样的系统的设计、研发、测试、试运行、操作等的成本以及因此关联的遥感服务的成本。
技术介绍
在对地观测领域中，由于连续获取地球表面上各处的广阔区域的数据的能力，卫星遥感系统使得能够采集关于地球表面的具有基本的政治、经济和环境重要性的大量信息。如已知的，卫星遥感主要基于使用以下两种类型的传感器：·无源传感器(例如光学传感器和红外传感器)，例如，无源传感器通常测量由地球表面发射和反射的电磁辐射(特别是所反射的太阳电磁辐射)；以及·有源传感器(例如合成孔径雷达(SAR)和激光雷达)，例如，有源传感器通常通过发射预定义的电磁辐射来照射地球表面并且然后测量背向散射电磁辐射。鉴于此，为了简化描述起见，术语“SAR传感器”在下文中将用于指示被配置成借助于天线发送和接收沿预定方向的雷达信号的合成孔径雷达。另外，总是为了简化描述起见，术语“获取SAR图像”(还或者“捕获SAR图像”)，或者等同地，术语“SAR图像获取”还或者“SAR获取”在本文中将用于指示形成SAR卫星图像的整个处理，如已知，该处理包括：·借助于由卫星携带的SAR传感器发送雷达信号，以使用所述雷达信号照射关注区域；·借助于所述SAR传感器接收来自所述区域的背向散射雷达信号；以及·借助于集成在SAR传感器中或者(甚至远程地)连接至SAR传感器的处理单元处理所接收到的雷达信号，以基于所接收到和处理后的雷达信号形成或者生成所述区域的SAR图像。相似地，总是为了简化描述起见，一般术语“获取图像”(还或者“捕获图像”)，或者等同地，术语“图像获取”或者甚至仅仅“获取”在本文中将用于指示通过使用安装在卫星上的SAR传感器或光学传感器来形成SAR卫星图像或光学卫星图像的整个处理。遗憾的是，如已知，卫星遥感系统具有极其高的设计、研发、制造、测试、运行等的成本。另外，这些系统的成本还取决于所期望的性能。特别地，卫星遥感任务的主要参数中的一个主要参数为表示测量频率的重访时间(revisittime)，使用该重访时间可以获得一个相同区域的连续的图像。为了减少重访时间以便增大观测能力，许多现代的卫星遥感系统使用卫星群。然而，如可以容易地推测，使用卫星群的卫星遥感系统的成本比使用单个卫星的系统的成本更高。然而，单个卫星系统：·不能保证可与基于卫星群的系统的时间性能媲美的时间性能；·或者，在单个卫星系统能够提供可与基于卫星群的系统的时间性能媲美的时间性能的情况下，单个卫星系统不能保证对地球表面的全球覆盖。由欧洲航天局(ESA)的欧洲遥感卫星ERS-1来表示基于使用单个卫星的对地观测系统的示例。ERS-1于1991年以极地太阳同步轨道(SSO)被发射，ERS-1的高度为782千米至785千米并且具有包括三个不同的轨道重复周期(具体地，3天的周期、35天的周期和176天的周期)的可能性。ERS-1于2000年终止其任务。在M.Rosengren的下述文章中提供了关于ERS-1的轨道设计的进一步的信息：标题“ERS-1–ANEARTHOBSERVERTHATEXACTLYFOLLOWSITSCHOSENPATH”,ESABulletin,ESAScientificandPublicationsBranch,Noordwijk,NL,第72号,1992年12月1日,第76页至第82页。在文章中，大致给出了ERS-1的特别是下述周期的轨道的特性：·3天的轨道重复周期，该轨道周期不能够实现对地球表面的全球覆盖；·35天的轨道重复周期，替代地，该轨道周期能够实现对地球表面的全球覆盖；以及·轨道保持策略，进行该轨道保持策略以补偿由于大气阻力、太阳风等引起的轨道摄动。由同样为ESA的Envisat卫星来表示基于使用单个卫星的对地观测系统的另一示例。Envisat于2002年以极地SSO被发射，Envisat的高度为大约800千米并且具有35天的轨道重复周期，Envisat被选择以确保几乎全球覆盖(取决于安装在卫星上的各种仪器可访问的区域)。Envisat于2012年终止了其任务。在C.J.Readings和P.A.Dubock的下述文章中提供了关于Envisat卫星的进一步的信息：标题“ENVISAT-1:EUROPE’SMAJORCONTRIBUTIONTOEARTHOBSERVATIONFORTHELATENINETIES”，ESABulletin,ESAScientificandPublicationsBranch,Noordwijk,NL,第76号,1993年11月1日,第15页至第28页。替代地，基于使用卫星群并且由于这些卫星群而在低重访时间的情况下具有高访问能力的对地观测系统的示例为包括四个卫星的意大利COSMO-SkyMed系统以及包括五个卫星的德国SARLupe系统。特别地，在F.Covello等人的下述文章中提供了关于COSMO-SkyMed系统的进一步的信息：标题“COSMO-SkyMedanexistingopportunityforobservingtheEarth”，JournalofGeodynamics,Pergamon,Amsterdam,NL,第49卷,第3-4号,2010年4月1日,第171页至第180页。此外，最近几年，基于地球表面的SAR图像的干涉分析的重要性不断增大，该干涉分析用于生成数字高程模型(DEM)、分析沉降和估计地形变化。在用于干涉应用的卫星遥感系统的情况下，两个连续的SAR获取之间的时间具有特别的重要性，原因在于连续的SAR图像之间的干涉性随着连续的SAR图像之间的时间间隙的增大而下降。因此，在干涉应用的情况下，对一个相同的地点的低重访时间对所采集的数据的数量和其质量二者而言具有两面性。如已知，用于干涉应用的卫星遥感系统通常使用：·以串列配置(例如使用TerraSAR-X卫星和TanDEM-X卫星)操作以同时捕获地球表面的一个相同的区域的SAR图像的(至少)一对卫星；或者·能够总是以预定天数为间隔通过使用至少两个卫星捕获地球表面的一个相同的区域的SAR图像的配置(如例如使用COSMO-SkyMed系统和RADARSAT1卫星和RADARSAT2卫星构成)。例如，通过使用两个卫星，COSMO-SkyMed的串列型配置使得能够针对干涉应用以每天为间隔获得一个相同的地理区域的SAR图像。以上提及的解决方案或者更合适地使用至少两个卫星同时或者以预定天数为间隔捕获一个相同的区域的SAR图像，使得所采用的卫星遥感系统的复杂性和成本二者均增大。在下述文章中提供了已知的雷达干涉技术的示例：·H.A.Zebker和J.Villasenor的文章，标题为“DecorrelationinInterferometricRadarEchoes”，IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing,第30卷,第5号,1992年9月5日,第950页至第959页，在该文章中，给出经由单个卫星的连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少卫星遥感服务的成本的方法，包括提供下述卫星遥感系统(1)：·所述卫星遥感系统(1)包括配备有被配置成获取地球表面的区域的图像的传感器(111)的唯一一个卫星(11)；以及·所述卫星遥感系统(1)被设计成基于由所述卫星(11)上的所述传感器(111)获取的所述图像，提供卫星遥感服务；其中，所述卫星(11)遵循绕地球的具有短于三天的轨道重复周期的预定义轨道，从而：·所述卫星遥感系统(1)不提供对地球表面的全球覆盖，而是仅对地球表面的预定义区域提供卫星遥感服务，所述预定义区域位于包括在两个预定义纬度之间并且以赤道为中心的条状地带中；·通过包括唯一一个卫星(11)，所述卫星遥感系统(1)比包括卫星群的对地观测系统花费更少，以这种方式，导致由所述卫星遥感系统(1)提供的对地球表面的所述预定义区域的所述卫星遥感服务也比由包括卫星群的所述对地观测系统提供的对地球表面的所述预定义区域的所述卫星遥感服务花费更少；·所述卫星遥感系统(1)提供对地球表面的所述预定义区域的所述卫星遥感服务，从而确保与由包括卫星群的对地观测系统提供的卫星遥感服务的时间性能和干涉能力相似的时间性能和干涉能力；以及·存在于地球表面的所述区域中的不同的国家能够：‑通过使用具有时间划分逻辑的所述卫星遥感系统(1)来使用由所述卫星遥感系统(1)提供的所述卫星遥感服务，在所述卫星遥感服务中，每个国家在所述卫星(11)上的所述传感器(111)获取仅仅所述国家的领土的图像的时间段期间独有地使用所述卫星遥感系统(1)，以及‑彼此之间共同承担所述卫星遥感系统(1)的成本，从而以这种方式，获得所述卫星遥感服务的针对每个单独的国家的成本的减少。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.20 IT TO2012A0011171.一种用于减少卫星遥感服务的成本的方法，包括提供下述卫星遥感系统(1)：·所述卫星遥感系统(1)包括配备有被配置成获取地球表面的区域的图像的传感器(111)的唯一一个卫星(11)；以及·所述卫星遥感系统(1)被设计成基于由所述卫星(11)上的所述传感器(111)获取的所述图像，提供卫星遥感服务；其中，所述卫星(11)遵循绕地球的预定义轨道，所述预定义轨道关联于预定义标称高度并且具有短于三天的轨道周期，使得所述卫星遥感系统(1)不提供对地球表面的全球覆盖，而是仅对地球表面的预定义区域提供卫星遥感服务，所述预定义区域位于包括在两个预定义纬度之间并且以赤道为中心的条状地带中；其特征在于：·所述卫星(11)通过下述来遵循绕地球的所述预定义轨道：-以第一预定义高度绕轨道运行，所述第一预定义高度高于所述预定义标称高度并且导致上升交点经度在每个轨道周期的第一漂移，该第一漂移导致卫星地面航迹在每个轨道周期经受相应的赤道交叉经度的第一经度平移，以及-以第二预定义高度绕轨道运行，所述第二预定义高度低于所述预定义标称高度并且导致所述上升交点经度在每个轨道周期的第二漂移，所述第二漂移与所述第一漂移相反并且导致卫星地面航迹在每个轨道周期经受相应的赤道交叉经度的第二经度平移，所述第二经度平移与所述第一经度平移相反；-其中，所述第一经度平移和所述第二经度平移使得确保针对由所述传感器(111)在相继的轨道周期获取的地球表面的相同区域的图像的预定义干涉基线；和·所述卫星(11)通过下述使所述卫星(11)的所述地面航迹的所述第一经度平移和所述第二经度平移反向：-在所述卫星(11)的所述地面航迹已经经受所述第一经度平移第一预定义时间段之后，从所述第一预定义高度移动至所述第二预定义高度，以及-在所述卫星(11)的所述地面航迹已经经受所述第二经度平移第二预定义时间段之后，从所述第二预定义高度移动至所述第一预定义高度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一预定义时间段与所述第二预定义时间段相等。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一预定义高度与所述第二预定义高度相对于所述预定义标称高度对称。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轨道周期等于一天或两天。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器(111)为合成孔径雷达(SAR)，并且其中，所述预定义轨道为极地太阳同步轨道或倾斜轨道。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器(111)为光学传感器，并且其中，所述预定义轨道为极地太阳同步轨道。7.一种卫星遥感系统(1)：·所述卫星遥感系统(1)包括配备有被配置成获取地球表面的区域的图像的传感器(111)的唯一一个卫星(11)；以及·所述卫星遥感系统(1)被设计成基于由所述卫星(11)上的所述传感器(111)获取的所述图像，提供卫星遥感服务；其中，所述卫星(11)遵循绕地球的预定义轨道，所述预定义轨道关联于预定义标称高度并且具有短于三天的轨道周期，使得所述卫星遥感系统(1)不提供对地球表面的全球覆盖，而是仅对地球表面的预定义区域提供卫星遥感服务，所述预定义区域位于包括在两个预定义纬度之间并且以赤道为中心的条状地带中；其特征在于：·所述卫星(11)通过下述来遵循绕地球的所述预定义轨道：-以第一预定义高度绕轨道运行，所述第一预定义高度高于所述预定义标称高度并且导致上升交点经度在每个轨道周期的第一漂移，所述第一漂移导致卫星地面航迹在每个轨道周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：法比奥·迪乔治，安德烈亚·弗兰乔尼，亚历山德罗·克里琴蒂，
申请(专利权)人：泰雷兹阿莱尼亚宇航意大利单一股东有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT