基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法技术方案

一种基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，步骤为：(1)构建与部署复合卫星星座；(2)完成地面任务上注；(3)基于星载数据库和在轨任务可重构功能，完成星上快速任务规划；(4)对响应信息进行快速获取。本发明专利技术针对任务的响应程度大幅提升，可达到分钟级到十分钟。卫星执行任务的灵活性、定制化程度大幅提升，可快速获取任意指定任务时段的定制化信息，还可实现现有卫星无法实现的任务临时更改上注功能。支持地面应用的类型更加丰富，不仅支持现有卫星运行控制体系，还能直接支持地面便携终端甚至手持终端任务直接发起和数据直接接收。

【技术实现步骤摘要】
基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法
本专利技术涉及基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，属于航天

技术介绍
卫星遥感数据已成为当前我国国民经济建设重要的信息支撑手段，已广泛服务于国土资源调查、城市规划、环境灾害监测、海洋监测以及农业、林业等多个领域。国际上已发射了众多遥感应用卫星，获得了大量的信息数据。但随着卫星应用的不断深入发展，更多的应用对卫星系统和应用方法提出了更高的要求，特别是在针对更及时的响应速度(如灾害、突发事件的监测)、更多的应用用户类型(如移动终端、个人终端等)、更直接的信息需求(如直接收取图像等)，而这些需求，现有的卫星系统和使用方法还不能满足。我国也发射了多颗遥感卫星，但是当前的卫星系统在应用中存在以下不足：(1)现有卫星系统多以单星为设计方案，个别实现多颗配合但数量有限，受到轨道规律的限制，重访周期有限，针对指定目标区域达到天级以下(如小时级直至数分钟级)难度很大。导致当前系统很难同时实现高时间分辨率和高空分辨率的观测。(2)卫星运管复杂且周期长，主要都是依靠地面大型站点实现测控与运行控制及数据下传。卫星遥测和遥控时间周期在天级到几天级，任务变更的周期长。(3)卫星数据应用的处理周期长，从卫星获取数据到地面生成图像产品复杂，很难适应定制化的、及时的任务要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法；该系统模式利用装载多种载荷的微小卫星组成数十颗至数百颗的星座或编队，利用不同发射手段在轨组成系统，实现针对目标区域的高密度重访能力达到数十分钟到十分钟级。本专利技术的技术方案是：基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，步骤如下：(1)构建与部署复合卫星星座；(2)完成地面任务上注；(3)基于星载数据库和在轨任务可重构功能，完成星上快速任务规划；(4)对响应信息进行快速获取。所述步骤1)构建与部署复合卫星星座的具体方法为：构建一个数十颗～数百颗级的卫星系统，通过星间链路单元实现针对地面任务目标的高时间重访；卫星部署通过机动发射、一箭多星发射以及空中发射方式快速完成，且卫星具备轨道调整能力。所述的星间链路单元采用Ka频段，收发合一。所述步骤2)中地面任务上注模式分为两种：非可视弧段的地面任务单跳上注模式和可视弧段的地面任务直接上注模式；卫星处于地面终端的非可视弧段时，地面任务由地面便携终端发出，经其它卫星信息系统转发数据包到达卫星；卫星处于地面终端的可视弧段时，地面任务由地面便携终端直接向卫星上数据接收天线上注。所述数据包的代码通过指令化生成，并进行有限加密。所述其它卫星信息系统选用北斗高轨星的短报文通道。所述步骤3)完成星上快速任务规划的具体过程为：卫星将上注的地面任务进行指令代码化处理后，与星载数据库中的装订指令进行匹配，按装订指令号进行索引，并快速实施任务规划。所述4)对响应信息进行快速获取的具体方法为：卫星在50～100s内快速完成姿态机动、成像和数据处理，并进行数据下传。所述数据下传的具体方法为：成像卫星在地面终端的可视弧段时，采取点对点或点对面直传；成像卫星在地面终端的非可视弧段时，成像信息通过星间链路快速传递，到达地面接收装置。进行数据下传时采用的接收终端包括便携式装置天线和手持任务终端机；能够快速展收，自动跟星伺服，实现自适应下行链路的建立和传输，按照标准进行解调、解码，获得图像信息；所述便携式装置天线口径小于1m。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)卫星针对任务的响应程度大幅提升，可达到分钟级到十分钟(2)卫星执行任务的灵活性、定制化程度大幅提升，可快速获取任意指定任务时段的定制化信息，还可实现现有卫星无法实现的任务临时更改上注功能。(3)支持地面应用的类型更加丰富，不仅支持现有卫星运行控制体系，还能直接支持地面便携终端甚至手持终端任务直接发起和数据直接接收。(4)北斗高轨星和应用卫星之间形成独立完整的任务链采用商用产品、低成本研制、快速部署、星座化运行。(5)该系统模式主要面向更多类型的用户终端，特别是但不限于非传统型用户和移动及便携信息接收终端，实现任务对定制任务或应急响应型任务的快速发起，实现针对目标任务的快速完成。(6)该系统模式通过星上和地面终端的互动应用程序，并针对地面小型接收装置，实现星上数据的快速下传和直接应用。附图说明图1为本专利技术方法示意图；图2为本专利技术方法时序图。具体实施方式如图1、2所示，基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法的具体实施方式是：1)星座构建与部署；针对地面纬度为北纬26度的目标，设计构建由24颗星组成的倾角为27度的walk星座，分为4个轨道面，每个轨道面为6颗星。每颗星装载2m分辨率的相机载荷，可实现针对该目标的平均17分钟的重访能力。2)地面任务上注模式如图1所示，若指定选择卫星，则有两种任务上注模式，即非可视弧段的地面任务单跳上注模式和可视弧段的直接上注模式。若不指定卫星，可以使用非可视弧段的地面任务单跳上注模式。卫星处于地面终端的非可视弧段时，地面任务由地面便携终端发出，经北斗高轨星的短报文通道到达卫星。卫星辨识确认，收到的北斗短报文来自星载数据库中备案的北斗SIM卡号后，将短报文格式的上注任务进行指令代码化处理。卫星处于地面终端的可视弧段时，地面任务由地面便携终端直接向星上对地面北斗天线发出。3)基于星载数据库和在轨任务可重构功能的星上快速任务规划卫星将地面便携终端APP发来的上注任务进行指令代码化处理后，与星载数据库中的装订指令进行匹配，按装订指令号进行索引，并快速实施任务规划。4)约50～100s内的目标信息快速获取模式任务规划完成后，卫星在50～100s内快速完成机动、成像(处理)，星间链路传递或对地面数据下传。成像卫星在地面终端的可视弧段时，采取点对点或点对面直传；成像卫星在地面终端的非可视弧段时，成像信息通过星间链路快速传递，到达地面接收装置。5)地面简易接收与处理应用地面便携式接收装置采用手持式用户应用装置+APP的形式，按照标准进行解调、解码，获得图像信息。实施方式可考性指标如下：1)50～100s内的快速获取：任务规划完成后，卫星在50～100s内快速完成机动、成像(处理)、星间链路传递或对地面数据下传。2)便携式装置天线：采用X或Ku频段，天线直径小于1m，可快速展收，自动跟星伺服，自适应下行链路。3)基于北斗短报文的手持任务终端机：采用L频段，北斗短报文格式任务上注，Android或iOS操作系统APP。4)星间链路单元：采用Ka频段，收发合一。5)星载北斗指令单元：采用L频段，内置装订任务指令数据库和地面北斗短报文手持任务终端机SIM卡号数据库。本专利技术说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，其特征在于步骤如下：(1)构建与部署复合卫星星座；(2)完成地面任务上注；(3)基于星载数据库和在轨任务可重构功能，完成星上快速任务规划；(4)对响应信息进行快速获取。

【技术特征摘要】
1.基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，其特征在于步骤如下：(1)构建与部署复合卫星星座；(2)完成地面任务上注；(3)基于星载数据库和在轨任务可重构功能，完成星上快速任务规划；(4)对响应信息进行快速获取。2.根据权利要求1所述的基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，其特征在于：所述步骤1)构建与部署复合卫星星座的具体方法为：构建一个数十颗～数百颗级的卫星系统，通过星间链路单元实现针对地面任务目标的高时间重访；卫星部署通过机动发射、一箭多星发射以及空中发射方式快速完成，且卫星具备轨道调整能力。3.根据权利要求2所述的基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，其特征在于：所述的星间链路单元采用Ka频段，收发合一。4.根据权利要求2所述的基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，其特征在于：所述步骤2)中地面任务上注模式分为两种：非可视弧段的地面任务单跳上注模式和可视弧段的地面任务直接上注模式；卫星处于地面终端的非可视弧段时，地面任务由地面便携终端发出，经其它卫星信息系统转发数据包到达卫星；卫星处于地面终端的可视弧段时，地面任务由地面便携终端直接向卫星上数据接收天线上注。5.根据权利要求4所述的基于微小卫星系统的天地一体化及时响应信息获取方法，其特征在于：所述数据包的代码通过指令化生成，并进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅丹膺，王鹏，周宇，康国栋，刘思远，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11