针对对地观测空间任务的创新轨道设计的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及创新轨道设计，该创新轨道设计使得能够：
[0002] ?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
[0003] ?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。
【背景技术】
[0004] 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。
[0005] 如已知的，卫星遥感主要基于使用以下两种类型的传感器：
[0006] ?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
[0007] ?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。
[0008] 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。
[0009] 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：
[0010] ?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；
[0011] ?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
[0012] ?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。
[0013] 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。
[0014] 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（revisit time)，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：
[0015] ?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；
[0016] ?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。
[0017] 由欧洲航天局（ESA)的欧洲遥感卫星ERS-I来表示基于使用单个卫星的对地观测 系统的示例。ERS-I于1991年以极地太阳同步轨道（SSO)被发射，ERS-I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-I于2000年终止其任务。在M. Rosengren的下述文章 中提供了关于ERS-I的轨道设计的进一步的信息：标题"ERS-1 - AN EARTH OBSERVER THAT EXACTLY FOLLOWS ITS CHOSEN PATH"，ESA Bulletin, ESA Scientific and Publications Branch，Noordwijk，NL，第72号，1992年12月I日，第76页至第82页。在文章中，大致 给出了 ERS-I的特别是下述周期的轨道的特性：
[0018] · 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；
[0019] · 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
[0020] ?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。
[0021] 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:EUR0PE' S MAJOR CONTRIBUTION TO EARTH OBSERVATION FOR THE LATE NINETIES"，ESA Bulletin, ESA Scientific and Publications Branch，Noordwijk，NL,第 76 号，1993 年11月 I 日，第 15页至第28页。
[0022] 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SAR Lupe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-SkyMed an existing opportunity for observing the Earth'，，Journal of Geodynamics, Pergamon, Amsterdam, NL,第 49 卷，第 3-4号，2010年4月I日，第171页至第180页。
[0023] 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。
[0024] 如已知，用于干涉应用的卫星遥感系统通常使用：
[0025] ?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
[0026] ?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RADARSAT 1卫星和RADARSAT 2 卫星构成）。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 在下述文章中提供了已知的雷达干涉技术的示例：
[0030] · H. A. Zebker 和 J. Villasenor 的文章，标题为 "Decorrelation in Interferometric Radar Echoes'，，IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,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 由单个卫星的连续的航行获得基于SAR获取的干涉技术；
[0031] · A. K. Gabriel 等人的文章，标题为 "Mapping Small Elevation Changes Over Large Areas:Differential Radar Interferometry'，，Journal of Geophysical Research,第94卷，第B7号，1989年7月10日，第9183页至第9191页，在该文章中，给 出用于基于SAR图像检测非常小的地面移动的差分干涉技术；
[0032] ?欧洲专利申请EP 2 535 735 A1，该申请涉及用于获取用于干涉处理的SAR图像 特别是用于基于由安装有单个SAR传感器的单个卫星在单次航行中获取的SAR图像来生成 数字高程模型（DEM)的方法；以及
[0033] ?欧洲专利申请EP 1 273 518 A2,该申请涉及用于干涉应用的卫星配置。
[0034] 卫星遥感系统的非常高的成本（关于一个或更多个卫星的设计、研发、测试、运 行、发射等）实际上仍然防止许多国家能够具有其自己的卫星对地观测系统或者防止许多 国家能够具有多于一个的卫星遥感系统（例如，使用光学传感器的系统和使用SAR传感器 的系统）。
[0035] 正是针对这一原因，不同的国家之间共享一些卫星遥感系统的当前用途。例如，意 大利和法国共同使用基于SAR传感器的意大利COSMO-SkyMed系统和基于光学传感器的法 国Helios 2系统。然而，由于用于解决可能的冲突的计划和协调逻辑的复杂性增大，所以 管理这些共享的系统的复杂性增大。由于与各个用户之间的资源协调有关的时间被增加到 与计划操作严格关联的时间，所以获取请求的安置与数据的有效可用性之间的时间（已知 为响应时间）的增大也与该复杂性关联。
【发明内容】
[0036] 本发明的目的是提供针对对地观测空间任务的创新轨道设计，该针对对地观测空 间任务的创新轨道设计能够实现具有非常好的时间性能和优异的干涉能力的对地观测卫 星系统并且同时还使得能够减少该系统的设计、研发、测试、运行、操作等的成本以及因此 关联的卫星遥感服务的成本，在这种方式下，还有助于那些由于受经济能力限制而被当前 排除在外的国家进入卫星遥感市场。
[0037] 该目的由本发明来实现，只要本发明涉及如权利要求中所限定的用于减少卫星遥 感服务的成本的方法以及涉及卫星遥感系统即可。
【附图说明】
[0038] 为了更好的