一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统及方法

本发明属于空间目标的卫星监测领域，具体而言涉及一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统及方法。

背景技术：

1、近年来，leo(低轨卫星)空间事件频发，随着星链卫星发射频繁，目前发射在轨的星链卫星已达到2700颗以上，这些事件都极大得增加了leo空间的威胁，也对leo空间全天时全天域的观测手段提出了要求。此外，由于leo空间威胁加剧，已经造成了一些空间重要资产的损失，这也需要提高对leo空间的重要目标高分辨成像能力，用于保护重要空间资产，增强情报提供能力，用于对空间态势进行评估。

2、目前的卫星系统中，天基的leo目标抵近成像卫星系统较为缺乏，无法对空间事件进行及时的观测反馈。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统及方法，可以对低轨目标特别是太阳同步轨道卫星目标进行快速抵近成像以及协同观测定位。

2、本发明的技术方案是：一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统，所述卫星系统包含了三颗太阳同步轨道的侦察卫星，所述三颗太阳同步轨道的侦察卫星轨道高度分别为600km，800km和1000km；且所述三颗太阳同步轨道的侦察卫星搭载具备光学成像能力及探测能力的相机载荷。

3、进一步的，所述具备光学成像能力的相机载荷成像距离大于100km，具备探测能力的相机载荷探测距离大于5000km。

4、本发明还提供根据所述的一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统实现的一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像方法，所述三颗太阳同步轨道的侦察卫星具备三种工作模式：

5、(1)工作模式一为掠飞成像模式；

6、所述掠飞成像模式利用侦察卫星与目标卫星自然交会的方式进行成像；

7、(2)工作模式二为绕飞成像模式；

8、所述绕飞成像模式将侦察卫星的轨道设计为与目标卫星同面且半长轴相同的椭圆轨道；由于半长轴相同，则侦察卫星对目标卫星绕飞的周期与目标卫星绕地球转动的周期相同，在一个周期内侦察卫星相对于对地定向姿态的目标卫星进行了一圈不同角度的观测；

9、(3)工作模式三为联合探测定位模式；

10、所述联合探测定位模式是指多颗侦察卫星对同一个目标卫星进行多角度的长时探测，根据获得的角度信息对目标卫星进行定位及定轨，为后续规划掠飞及绕飞成像提供信息支持。

11、进一步的，所述掠飞成像模式中的成像方式包括同面掠飞和异面掠飞。

12、进一步的，基于三种工作模式的对于目标卫星的协同探测成像工作流程如下：

13、(1)对于太阳同步轨道目标卫星，各侦察卫星根据观测条件采用工作模式三联合探测定位模式对目标卫星进行探测，根据多角度的探测弧段对目标卫星进行定位及定轨；

14、基于目标卫星定位定轨信息，根据相位及距离选择最接近的侦察卫星采用工作模式一掠飞成像模式进行掠飞观测规划，在观测距离满足成像要求时的交会时段，对目标卫星进行相机指向跟踪成像；

15、或者基于卫星目标定位定轨信息，采用工作模式二绕飞成像模式根据相位及距离选择最接近的侦察卫星进行相位及轨道调整，构建同面绕飞构型，对目标进行相机指向跟踪成像；

16、(2)对于其它轨道低轨目标卫星，各侦察卫星根据观测条件采用工作模式三联合探测定位模式对目标卫星进行探测，根据多角度的探测弧段对目标卫星进行定位及定轨；基于目标定位定轨信息，根据相位及距离选择交会时间最接近的侦察卫星采用工作模式一掠飞成像模式进行掠飞观测规划，在观测距离满足成像要求时的交会时段，对目标卫星进行相机指向跟踪成像。

17、本卫星系统及观测方式的优势及创新点为：

18、(1)可以对500～1100km轨道高度范围内的太阳同步轨道卫星进行高频率的掠飞成像，且最小成像距离近(小于等于100km)，成像效果好。同时可以对600～900km轨道高度的卫星进行多角度的自然交会掠飞成像。

19、(2)可以对500～1100km轨道高度范围内的太阳同步轨道卫星快速形成绕飞成像构型，对目标进行绕飞成像。

20、(3)可以对任意低轨目标进行实时多角度观测，提供目标的高精度的位置与速度测量信息。

技术特征：

1.一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统，其特征在于：所述卫星系统包含了三颗太阳同步轨道的侦察卫星，所述三颗太阳同步轨道的侦察卫星轨道高度分别为600km，800km和1000km；且所述三颗太阳同步轨道的侦察卫星搭载具备光学成像能力及探测能力的相机载荷。

2.根据权利要求1所述的一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统，其特征在于：所述具备光学成像能力的相机载荷成像距离大于100km，具备探测能力的相机载荷探测距离大于5000km。

3.根据权利要求1或2所述的一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统实现的一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像方法，其特征在于：所述三颗太阳同步轨道的侦察卫星具备三种工作模式：

4.根据权利要求3所述的一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像方法，其特征在于：所述掠飞成像模式中的成像方式包括同面掠飞和异面掠飞。

5.根据权利要求3所述的一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像方法，其特征在于：基于三种工作模式的对于目标卫星的协同探测成像工作流程如下：

技术总结本发明提供了一种从低轨轨道协同对低轨目标探测及成像的卫星系统及方法，卫星系统包含了三颗太阳同步轨道的侦察卫星，其轨道高度为600km，800km，1000km。卫星搭载具备光学成像能力及探测能力的相机载荷。卫星具备掠飞成像、绕飞成像及联合探测定位模式三种工作模式。优点在于可以对500～1100km轨道高度范围内的卫星进行实时多角度探测，提供目标的高精度的定位与定轨；以及进行高频率的掠飞成像，且最小成像距离近(小于等于100km)，成像效果好，具备多观测角度。可以对500～1100km轨道高度范围内的太阳同步轨道卫星快速形成绕飞成像构型，对目标进行绕飞成像。技术研发人员：张靖鹏,胡海鹰,陈起行,董磊,郑珍珍,姬聪云,王妍卉,夏明,喻珮珮受保护的技术使用者：中国科学院微小卫星创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/9