[发明专利]适用于天基全球实时连续监视的星地双集群网络系统

说明书

本发明提出了一种适用于天基全球实时连续监视的星地双集群网络系统，包含小卫星集群和地面服务器集群，小卫星集群包括成像节点、通讯节点、待机节点和离线节点，依靠接力成像实现对全球中低纬度多个地区的无间断连续视频监视；地面服务器集群包括卫星运控节点、任务调度节点、图像处理节点、产品分发节点和虚拟卫星节点，利用星间链路对全网卫星节点进行实时远程控制，同时接收遥感数据，进行处理并实时分发到用户。本发明由于重新根据工作特点配置了星地任务分工，可在大幅拓展系统效能和时效性的同时有效提升研制生产效率并降低成本，可实现对敏感区域实现持续的监视、将高分辨率视频实时下传地面，跟踪动态目标移动路径，以及实时灾害评估等。

技术领域

本发明涉及对地遥感成像系统，尤其涉及一种用于天基全球实时监视功能的网络系统，具体地说是一种适用于天基全球实时连续监视的星地双集群网络系统。

背景技术

近年来，随着卫星技术的进步和遥感应用需求的增加，未来高分遥感应用将与导航定位、移动互联网、物联网、智慧城市以及信息化战争深入融合，促使航天应用发挥更广泛的效能。未来高分辨率遥感卫星数据应用不仅需要高的分辨率，还要求是更及时、更高频次、更加有效的信息获取。为克服低轨高分辨率光学侦查卫星幅宽窄、目标重访周期较长等问题，目前的商业卫星市场上需要一种能够满足全球多点实时视频监视，具备高价值动目标跟踪的低成本卫星系统。现有类似解决方案包括：低轨小卫星网络系统、低轨高分辨率卫星、高轨高分辨率卫星、低轨快速响应卫星、无人机等。2016年6月15日，行星实验室搭载印度PSLV运载火箭发射了88颗Dove(鸽子)卫星。这些卫星大致均布在同一个太阳同步轨道面上，形成一个庞大的地球扫描仪。行星实验室计划布置共150颗卫星，在475公里高度形成对地球全覆盖的卫星网络，从而实现每天对扫描一次地球[1]。美国Terra Bella提出“小卫星、大数据”概念，计划发射24颗微卫星Skysat，可进行视频成像，重访时间6～8小时。采取和劳拉空间系统公司合作研制的方式，由劳拉生产高分辨率的卫星。劳拉也因此建立了自己的小卫星产品线，可以向其他企业提供定制卫星服务[1]。中国四维商业遥感卫星公司将在2022年前后建成“16+4+4+X”商业遥感卫星，该系统包括16颗0.5米分辨率高分光学卫星、4颗高端光学卫星、4颗合成孔径雷达卫星和若干颗高光谱、视频小卫星组合的遥感卫星星座。16颗0.5米分辨率高分光学卫星中的首批4颗将在2017年中前完成建设并投入市场[2][3]。未来欧美静止轨道高分辨率光学成像系统可实现1～3米分辨率的区域持续监视。主要的技术途径包括大口径单体反射成像、空间分块可展开、光学合成孔径、薄膜衍射成像等技术[4]。可见现有的低轨卫星系统均不具备实时视频观测能力。而静止轨道高分辨率卫星技术不成熟，造价高昂，而且只能实现单点探测。

[1]石亚琼.逐鹿太空网络掘金卫星应用_卫星创业公司及其商业模式[J].卫星应用,2016(3).

[2]高景一号商业遥感卫星.百度百科,2017

[3]齐真.我国首批0.5米级商业高分辨率遥感卫星高景－1年底发射[J].国际太空,2016.12

[4]刘韬，周润松.国外地球静止轨道高分辨率光学成像系统发展综述[J].航天器工程，2017(4)

发明内容

针对现有商业卫星市场上对全球多点实时视频定制观测的低成本卫星系统的需求，本发明提出了一种适用于天基全球实时连续监视的星地双集群网络系统，可对全球中低纬度多个地区进行无间断连续视频监视，并能根据用户需求进行目标跟踪；

本发明具体通过以下技术方案实现：

适用于天基全球实时连续监视的星地双集群网络系统，该星地双集群网络系统通过接力成像和星间链路实现持续监视，能够将遥感卫星“重访时间”缩短为秒级；包含小卫星集群和地面服务器集群，小卫星集群依靠接力成像实现对全球中低纬度多个地区的无间断连续视频监视；地面服务器集群是整个网络的计算处理核心，对小卫星集群进行全网在线实时远程控制，同时接收遥感数据，进行处理并实时分发到用户。