一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型及回波信号采集方法

本发明涉及新型卫星系统设计领域，尤其涉及一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型。

背景技术：

1、当前成像侦察卫星多采取有效载荷固连于刚性卫星平台的布局形式。在此种布局形式下，卫星仅存在单一的瞬时视场，由于有效载荷与卫星平台固连，卫星的视场受限于有效载荷的视场。这意味着卫星每次观测只能覆盖一个固定的区域，无法在同一时间内同时观测多个区域，导致覆盖范围受到限制；由于瞬时视场的限制，卫星的覆盖范围有限，为了增大覆盖区域，卫星只能通过整星姿态机动来调整视场。然而，卫星的整星姿态机动能力受到整星大惯量和执行机构能力的限制，导致机动范围和速度有限；针对当前单轨多区域成像侦察能力需求的提升，卫星只能采取整星姿态机动的方式增大覆盖区域，但机动能力也会受到整星大惯量和执行机构能力的限制；此外，卫星的构型相对固定，制约了卫星功能的扩展。

技术实现思路

1、本发明针对现有卫星受单一的瞬时视场限制，卫星的覆盖范围有限的问题，提出一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型，所述方案包括：

2、一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型，所述卫星构型包括：

3、卫星主结构、举升臂、成像侦察载荷和三轴关节；

4、所述卫星主结构内部设有设备舱，用于控制成像侦察载荷进行探测；

5、所述卫星主结构左右两侧设有举升臂，所述成像侦察载荷固定在所述卫星主结构两侧的举升臂上，所述卫星主结构通过三轴关节与举升臂连接。

6、进一步的，还提供一种优选方式，所述成像侦察载荷包括：天线反射面、薄膜太阳翼和二维相控阵馈源天线；所述数个桁架围成桶形，所述桁架表面固定薄膜太阳翼，所述天线反射面嵌入桁架围成的桶形内部；所述二维相控阵馈源天线设在卫星主结构两侧，所述二维相控阵馈源天线与卫星主结构顶部转动连接。

7、进一步的，还提供一种优选方式，所述桁架的高度为5m。

8、进一步的，还提供一种优选方式，所述卫星主结构还包括伸缩桁架和桁架伸展机构，所述伸缩桁架和桁架伸展机构固定连接。

9、进一步的，还提供一种优选方式，所述伸缩桁架的伸缩长度为0～40m。

10、基于同一发明构思，本发明还提供一种基于可变构多载荷敏捷机动卫星构型的回波信号采集方法，所述方法包括：

11、卫星主结构通过三轴关节控制举升臂的角度和方向，将成像侦察载荷定向到的目标区域；

12、成像侦察载荷将采集目标区域的回波信号传输回卫星主结构内的设备舱，所述设备舱的处理器进行信号处理取图像信息。

13、进一步的，还提供一种优选方式，所述方法还包括左右垂轨对侧视采集图像，所述左右垂轨对侧视采集图像包括：

14、当左右垂轨对侧视情况时，成像侦察载荷连线垂直于飞行速度方向，所述卫星主结构的成像侦察载荷同时对星下点左右两侧区域进行成像。

15、进一步的，还提供一种优选方式，所述方法还包括左右垂轨同侧视采集图像，所述左右垂轨同侧视采集图像包括：

16、当左右垂轨同侧视时，成像侦察载荷连线垂直于飞行速度方向，所述卫星主结构的成像侦察载荷同时对星下点同侧区域进行成像。

17、进一步的，还提供一种优选方式，所述方法还包括前后沿轨同侧视动目标探测，所述前后沿轨同侧视动目标探测包括：

18、当前后沿轨同侧视时，成像侦察载荷连线平行于飞行速度方向，所述卫星主结构的成像侦察载荷同时对星下点同侧区域进行成像。

19、进一步的，还提供一种优选方式，所述方法还包括上下垂轨对侧视探测上行链路和下行链路信号，所述上下垂轨对侧视探测上行链路和下行链路信号包括：

20、当上下垂轨对侧视时，成像侦察载荷连线垂直于飞行速度方向，其中一侧成像侦察载荷绕桁架轴旋转180°指向高轨区域，另一侧成像侦察载荷保持对地。

21、本发明的有益之处在于：

22、本发明解决了现有卫星受单一的瞬时视场限制，卫星的覆盖范围有限的问题。

23、本发明所述的一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型通过在卫星主结构左右两侧添加举升臂，并将成像侦察载荷固定在举升臂上，实现了在同一轨道周期内对多个区域进行成像，增加卫星的覆盖范围，提升单轨多区域成像侦察能力。通过在卫星主结构和举升臂之间采用三轴关节连接，可以实现对成像侦察载荷的姿态调整和视场切换，使得卫星可以快速准确地调整视场，以适应不同目标区域的需求。相比于传统布局的卫星，这种灵活调整视场的能力提高了成像侦察的效率和准确性。在卫星主结构两侧还设有两个二维相控阵馈源天线。这些天线可以用于指向不同的地面目标，从而进一步增加卫星的目标覆盖范围和观测能力。通过调整馈源天线的指向角度和发射功率，可以实现对不同区域目标的侦察需求。

24、本发明所述的一种基于可变构多载荷敏捷机动卫星构型的回波信号采集方法，通过使用三轴关节控制举升臂的角度和方向，卫星可以精确地将成像侦察载荷定向到目标区域。这种精确定向能够提高成像质量和目标监测的准确性，使卫星具备更强的侦察和观测能力。卫星主结构通过设备舱将成像侦察载荷采集到的信号传输回卫星，这种内部传输方式可以在保护数据安全的同时提高传输效率。相比将数据传输至地面再进行处理，内部传输可以节省传输时间和带宽，并对实时数据需求提供支持。在卫星主结构两侧还设有两个二维相控阵馈源天线。这些天线可以用于指向不同的地面目标，从而进一步增加卫星的目标覆盖范围和观测能力。通过调整馈源天线的指向角度和发射功率，可以实现对不同区域目标的侦察需求。

25、本发明应用于卫星探测领域。

技术特征：

1.一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型，其特征在于，所述卫星构型包括：

2.根据权利要求1所述的一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型，其特征在于，所述成像侦察载荷包括：天线反射面、薄膜太阳翼和二维相控阵馈源天线；所述数个桁架围成桶形，所述桁架表面固定薄膜太阳翼，所述天线反射面嵌入桁架围成的桶形内部；所述二维相控阵馈源天线设在卫星主结构两侧，所述二维相控阵馈源天线与卫星主结构顶部转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型，其特征在于，所述桁架的高度为5m。

4.根据权利要求1所述的一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型，其特征在于，所述卫星主结构还包括伸缩桁架和桁架伸展机构，所述伸缩桁架和桁架伸展机构固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种可变构多载荷敏捷机动卫星构型，其特征在于，所述伸缩桁架的伸缩长度为0～40m。

6.一种基于可变构多载荷敏捷机动卫星构型的回波信号采集方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于可变构多载荷敏捷机动卫星构型的回波信号采集方法，所述方法还包括左右垂轨对侧视采集图像，所述左右垂轨对侧视采集图像包括：

8.根据权利要求6所述的一种基于可变构多载荷敏捷机动卫星构型的回波信号采集方法，所述方法还包括左右垂轨同侧视采集图像，所述左右垂轨同侧视采集图像包括：

9.根据权利要求6所述的一种基于可变构多载荷敏捷机动卫星构型的回波信号采集方法，所述方法还包括前后沿轨同侧视动目标探测，所述前后沿轨同侧视动目标探测包括：

10.根据权利要求6所述的一种基于可变构多载荷敏捷机动卫星构型的回波信号采集方法，所述方法还包括上下垂轨对侧视探测上行链路和下行链路信号，所述上下垂轨对侧视探测上行链路和下行链路信号包括：

技术总结
一种可变构双侧视敏捷机动卫星构型及回波信号采集方法，涉及新型卫星系统设计领域。解决了现有卫星受单一的瞬时视场限制，卫星的覆盖范围有限的问题。所述卫星构型包括：卫星主结构、举升臂、成像侦察载荷、三轴关节和二维相控阵馈源天线；所述卫星主结构内部设有设备舱，用于控制成像侦察载荷进行探测；所述卫星主结构左右两侧设有举升臂，所述成像侦察载荷固定在所述卫星主结构两侧的举升臂上，所述卫星主结构通过三轴关节与举升臂连接；所述卫星主结构两侧还设有两个二维相控阵馈源天线，所述二维相控阵馈源天线与卫星主结构顶部转动连接。本发明应用于卫星探测领域。

技术研发人员：魏承,张天禹,郭金生,吴凡,曹喜滨
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15