[发明专利]基于地球静止轨道和同步轨道卫星的合成孔径成像方法

说明书

【技术领域】

本发明是一种双站合成孔径微波成像方法，它主要利用中国发射的地球静止轨道卫星、地球同步轨道卫星以及中国建造的卫星地面接收站，在实现原有的导航、定位、授时、通信、广播等设计功能的同时，在基本上不增加成本的情况下，利用现有的运营系统，增加合成孔径成像功能，是对原有系统功能的进一步开发，在土壤湿度研究、地震预报、火山活动监测、大气特性研究、洪水监测等遥感领域具有重要的应用价值。

【背景技术】

目前中国正在建设的北斗卫星系统由4颗静止轨道卫星和若干颗倾斜地球同步卫星构成，提供定位、测速和授时服务，其中工作的地球静止轨道卫星分别位于东经80°、110°和140°的对地静止轨道上，建成后的北斗卫星系统具备定位、授时、报文和GPS广域差分功能，在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。中国正在使用的通信卫星定点于东经98°，工作于C波段，目前，中国正在发展的新一代地球静止轨道通信卫星。北斗卫星工作在L波段和S波段，通信卫星工作在S和C等波段。正是基于中国北斗卫星与通信卫星分布的现状，并结合合成孔径雷达成像原理，本专利提出利用北斗或通信卫星中的地球静止轨道卫星和地球同步轨道卫星以及相应的地面接收站，以形成双站合成孔径雷达系统，实现双站合成孔径对地观测方法，这样可以在在很少增加原有系统成本的情况下，在实现原有系统的定位、授时、报文、GPS广域差分和通信等功能的基础上再增加对地成像观测功能。本专利所提方法的基本思想是用定位在地球同步轨道上卫星作为接收机，接收由地球静止轨道卫星辐射到地面上的后向散射电磁波，应用正侧视数量级的等效辐射功率就可能产生以陆地尺度的有用图像，对于发展具有中国自主知识产权的、集导航、定位、授时、通信以及合成孔径成像雷达与一体的卫星系统，具有极为重要的意义，在土壤湿度研究、地震预报、火山活动监测、大气特性研究、洪水监测等遥感领域具有重要的应用价值。

【发明内容】

本发明是一种新型合成孔径成像方法。该方法巧妙地利用中国的在轨运行的北斗卫星或通信卫星与卫星地面接收站，组成双站合成孔径对地成像观测系统。本发明提出的方法可以在几乎不增加原有系统运营成本的情况下，在完成原有全部运营功能的同时，增加合成孔径对地成像观测功能，应用正侧视数量级的等效辐射功率就可能产生以陆地尺度的有用图像。

本发明提供的一种双站合成孔径对地成像观测方法采用以下技术方案：

该双站合成孔径对地成像观测方法，包括由中国发射的在轨运行的一颗地球静止轨道卫星、一颗在轨运行的地球同步轨道卫星和一个能够同时接收所述的地球静止轨道卫星和地球同步轨道卫星发来的微波信号地面接收站。

其特征在于，所述的由中国发射的在轨运行的一颗地球静止轨道卫星按照常规的导航、定位、授时、通信和广播等服务功能向地面发射微波信号，其中所述的发射微波信号功率的等效辐射功率的数量级足以保证所述的同步轨道卫星接收机能够接收地面对此信号的散射信号；所述的地球同步轨道卫星按照除了按照常规的导航、定位、授时、通信和广播等服务功能向地面发射微波信号外，还安装有能够接收来自地面对所述的地球静止轨道卫星发射信号的散射信号的接收机，同时还具备立即再将所接收的信号发向地面接收站的能力，除这些功能外，所述的同步轨道卫星还可以通过调节其轨道的离心率和轨道平面的倾角，使得这颗可以在空中形成的圆或椭圆等形式航迹；所述的微波信号地面接收站既可以同时接收来自所述的地球静止轨道卫星和同步轨道卫星的微波信号，也能够按照合成孔径成像算法进行数据处理以至产生地球同步轨道卫星所观测地球表面的图像，因此，在卫星上不需要大量的计算。

本发明的有益效果：(1)可以在保持原设计的北斗系统或通信、广播卫星运行功能不变的情况下，对于地球同步轨道卫星(即观测卫星)上直径为6米的接收天线，就能够以每天不低于2幅图像的成像能力、以低于100平方米成像空间分辨率对1500平方公里的成像带进行成像观测；(2)也可以根据对地成像观测的具体需求，通过调节所述地球同步卫星轨道的离心率和轨道平面的倾角来提高成像速度和成像空间分辨率，在土壤湿度研究、地震预报、火山活动监测、大气特性研究、洪水监测等遥感领域具有重要的应用价值。

【说明书附图】

图1是北斗或通信卫星的被动双站合成孔径雷达示意图；

图2是本发明所述的双站合成孔径成像的几何关系图。

【具体实施方式】