[发明专利]对遥感或通信卫星的改进

说明书

本发明涉及一个空间卫星。

在本文中，将主要地参照一个雷达遥感卫星的实例，对本发明进行说明。

通过阅读本说明书，人们将懂得，将本发明用于通信卫星，也是同样有效的。

类似地，还将通过一个环绕地球轨道的实例对本发明进行说明。当然也可能环绕其他天体。

如图1至图3所示，一个雷达卫星通常包括一个矩形的平面天线1，一个设备模块2以及太阳能电池板3。

该太阳能电池板3朝向太阳S，该天线1朝向地球T，并且诸图象的朝向是从侧面相对于该卫星的速度矢量V。

此类卫星的各种参数如下：雷达天线的尺寸

该天线1沿该卫星的速度矢量V方向上的尺寸，即在图3中它的长度，直接关系到沿相同坐标轴(方位或多普勒分辨率)的图象分辨率，其比率介于1.1与2之间。

在垂直于该速度矢量V的方向上，天线1的高度H与该图象在地面上的扫描宽度(在地面上图象沿该速度矢量的横向宽度)、量大入射角[介于波束中心线与地面上通过该象点的一根垂直线(法线)之间的角度差]以及该高度H成正比，与该长度L成反比。而且，对于上述诸参数的给定值来说，该高度还与该雷达的波长成正比。

因此，一个低分辨率雷达(＜10m)使用一个速度矢量方向延长的天线(在雷达卫星RADARSAT的实例中，L＝15m以及H＝1.5m)，而在中或高分辨率雷达(＜5m)中，可能导致天线的H大于L，特别是在较低频率(L或S波段)或者沿高度H方向安装多种频率的并列天线的情况下。侧滚倾角

如图3所示，调整天线1波束中心线的侧滚轴，将使图象定位于离开通过该卫星的垂直浅的一个或大或小的距离(复盖该入射角范围)。现在借助于介于两根入射线i_min和i_max之间的电子扫描来实现这种调整，但为了限制该天线1的扫描范围以及高度，该天线1被这样定向，使得它的法线N对准于该入射角范围中点的方向。该侧滚倾角上的典型值为30°。电源与当地轨道时间

与光学遥感不同，雷达遥感不需要太阳对景物照明的任何特定条件。另一方面，它消耗卫星的电功率。所有这些导致采用当地时间6时或18时的太阳同步轨道，使得该卫星的太阳能电池板3一直暴露于阳光下，并且实际上连续地产生电能(很少失去光照，不同于在光学遥感中仅限于当地时间的白天)(见图1)。

由该电池板3组成的太阳能发电机通常不足以向该雷达供电。该卫星还运载了蓄电池，使得雷达可以从中吸取电功率。在雷达不工作时，这些蓄电池被充电。

要注意的是，雷达卫星所使用的设备模块并不是为这个目的而专门设计的，因此它也兼容于那些由于失去光照的时间较长，从而需要准备大容量蓄电池的白天轨道的情形，本方案也是上述事实的一种结果。尺寸与姿态稳定性

为了使天线1正确地发挥作用，它必须保持平坦，同时垂直于其表面的法线N也必须保持精确的指向。常用的方案是在该天线组合件1与设备模块2中引入刚性的机械的尺寸稳定性，并且让设备模块的姿态控制系统负责满足指向要求。

已经有人提出，当使用电子扫描天线1时，对于该板状天线的平面度和姿态的要求可以放宽，并且构成该天线1的诸天线单元的移相器应当被这样控制，以便重新构成一个正确地定向的完全的波平面。这就放宽了对该卫星与该天线的组合的结构上的约束条件，并且该模块2的姿态控制系统只起到一种相对的粗调作用。

这种在该天线1的水平上的分散化适应的原理实质上是基于测量其离开平面度的变形以及其中间平面的姿态的能力。

然而，迄今为止，所提出的基于变形或平面度传感器(特别是光学传感器)的各种应用还没有达到完全满意的程度。而且，它们不允许测量该天线1的参考框架的姿态，这些问题完全有待于该设备模块去解决，或者借助于位于该天线1的绝对姿态传感器来解决。

不管如何涉及这些分散适应技术，设备模块的姿态控制系统仍将负责保持该天线1的参考位置。具体地说，该最长边(最小惯性)的轴必须跟该速度矢量(对低分辨率雷达来说，是该长度L)保持共线关系，或者如前面所述跟该速度矢量保持一个侧滚倾角(对高分辨率雷达来说，是长度H)，使得该设备模块必须对重力矩进行连续的补偿。这种补偿从该姿态控制系统获得一个连续的力矩以及该卫星作为一个整体的最小机械刚度，并展开该天线以便发送这些力矩(的数值)。还要注意到设备模块2的存在引入了它本身的惯性约束条件，并且由于施加于太阳能电池板上的太阳压力，引入了另一种摄动力矩。

本发明包容于一种新型卫星之中，具体地说就是包容于雷达遥感或通信卫星之中。