一种从低轨轨道协同观测GEO目标的卫星系统及其观测方法

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观测geo目标的卫星系统及其观测方法。

背景技术：

1、高轨空间，特别是地球同步轨道空间，分布着大量具备高战略价值的卫星，其功能涵盖了通讯、导航、遥感、军事侦察等诸多领域，是目前空间利用的战略高地。因此，对高轨空间目标展开监视、跟踪及编目维护具有重要战略价值。

2、在目前对于高轨目标的监视手段中，天基系统相比于地基系统，不受气象条件限制、探测范围广、观测精度高。与地基系统可相互补充，受到各航天大国重视。

3、现有技术中目前缺乏具备对于高轨卫星广域普查能力的卫星星座，亟需布置相应的能力。此外为了实现对于geo带目标的遍历，现有的卫星体系所需的载荷视场往往较大，而且对于较为复杂的观测模式往往还需要设置转台，或者通过卫星姿态高频率大幅度调节来实现，这些都使得卫星的规模以及功耗较大，因此亟需小型化的卫星星座实现对于高轨目标的快速遍历。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本发明提供了一种从低轨轨道协同观测geo目标的卫星系统及其观测方法。可以实现小型化卫星系统对于geo目标的高时效观测。

2、本发明的技术方案是：一种从低轨轨道协同观测geo目标的卫星系统，所述卫星系统由若干颗太阳同步轨道卫星组成，所述若干颗太阳同步轨道卫星的轨道高度分布在300～1500km轨道高度。

3、进一步的，所述太阳同步轨道卫星的数量为2～10颗。

4、进一步的，所述太阳同步轨道卫星的数量为3～5颗。

5、进一步的，所述太阳同步轨道卫星系统视场为2°×2°～5°×5°。

6、本发明还提供根据所述的一种从低轨轨道协同观测geo目标的卫星系统实现的从低轨轨道协同观测geo目标的卫星观测方法，所述若干颗太阳同步轨道卫星均采用北极凝视的观测方法，即卫星在过北极区域前后20-30min进行工作，卫星基准姿态为对地定向姿态，基于vvlh坐标系，相机固定沿卫星y轴指向，卫星通过绕vvlh坐标系的z轴进行经度向指向调整以保证载荷的避光需求，卫星通过绕vvlh坐标系的x轴进行纬度方向的调节指向geo带对应的-15°～15°之间的纬度区域，一年内不同时间各卫星纬度带的指向根据规划方案进行计算分配。

7、进一步的，所述规划方案步骤如下：

8、(1)获取geo卫星分布规律，将-15°～15°纬度范围按1°～5°划分为若干区域，并根据已有的geo目标库进行分析；

9、(2)根据geo目标在春分、夏至、秋分、冬至四个节气的纬度分布规律，设置春分、夏至、秋分、冬至四种观测模式；在2月21日-4月21日，4月21日-8月21日，8月21日-10月21日，10月21日-2月21日期间分别采用春分、夏至、秋分、冬至四种观测模式；在四个季节的观测模式中根据卫星的数量与视场规划其纬度指向，使其在1～3天内覆盖所有geo卫星集中分布的纬度带。

10、进一步的，所述卫星系统在满足覆盖率的要求基础上，能够选择对目标数较多的纬度带进行多重覆盖以提高对目标的编目成功率。

11、本发明具备的优点为：

12、(1)通过geo目标的分布规律进行观测任务规划，提高了相机视场的有效利用率。

13、(2)卫星搭载小型相机即可工作(2°×2°～5°×5°视场)，卫星规模小(2-5颗即可满足高时效遍历)，卫星布置于低轨，发射及制造成本低。

技术特征：

1.一种从低轨轨道协同观测geo目标的卫星系统，其特征在于：所述卫星系统由若干颗太阳同步轨道卫星组成，所述若干颗太阳同步轨道卫星的轨道高度分布在300～1500km轨道高度。

2.根据权利要求1所述的一种从低轨轨道协同观测geo目标的卫星系统，其特征在于：所述太阳同步轨道卫星的数量为2～10颗。

3.根据权利要求2所述的一种从低轨轨道协同观测geo目标的卫星系统，其特征在于：所述太阳同步轨道卫星的数量为3～5颗。

4.根据权利要求1所述的一种从低轨轨道协同观测geo目标的卫星系统，其特征在于：所述太阳同步轨道卫星系统视场为2°×2°～5°×5°。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种从低轨轨道协同观测geo目标的卫星系统实现的从低轨轨道协同观测geo目标的卫星观测方法，其特征在于：所述若干颗太阳同步轨道卫星均采用北极凝视的观测方法，即卫星在过北极区域前后20-30min进行工作，卫星基准姿态为对地定向姿态，基于vvlh坐标系，相机固定沿卫星y轴指向，卫星通过绕vvlh坐标系的z轴进行经度向指向调整以保证载荷的避光需求，卫星通过绕vvlh坐标系的x轴进行纬度方向的调节指向geo带对应的-15°～15°之间的纬度区域，一年内不同时间各卫星纬度带的指向根据规划方案进行计算分配。

6.根据权利要求5所述的从低轨轨道协同观测geo目标的卫星观测方法，其特征在于，所述规划方案步骤如下：

7.根据权利要求5所述的从低轨轨道协同观测geo目标的卫星观测方法，其特征在于，所述卫星系统在满足覆盖率的要求基础上，能够选择对目标数较多的纬度带进行多重覆盖以提高对目标的编目成功率。

技术总结本发明提供了一种从低轨轨道协同观测GEO目标的卫星系统及其观测方法。所述卫星系统由若干颗太阳同步轨道卫星组成，所述若干颗太阳同步轨道卫星的轨道高度分布在300～1500km轨道高度。所述若干颗太阳同步轨道卫星均采用北极凝视的观测方法，即卫星在过北极区域前后20‑30min进行工作，卫星基准姿态为对地定向姿态，基于VVLH坐标系，相机固定沿卫星Y轴指向，卫星通过绕VVLH坐标系的Z轴进行经度向指向调整以保证载荷的避光需求，卫星通过绕VVLH坐标系的X轴进行纬度方向的调节指向GEO带对应的‑15°～15°之间的纬度区域，一年内不同时间各卫星纬度带的指向根据规划方案进行计算分配。可以实现小型化卫星系统对于GEO目标的高时效观测。技术研发人员：王妍卉,张靖鹏,胡海鹰,陈起行,董磊,郑珍珍,夏明,颜九妹,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：2024/9/12