3.3.1对地观测系统
从技术角度来讲,对地观测系统就是采用以成像光谱、合成孔径雷达(SAR)和激光雷达3项技术为核心的信息获取与处理的应用系统;从结构角度来讲,它是由航天、航空和地面观测台站网络等多系统组成的,能够提供定位、定性、定量数据和全天候、全方位分析处理能力的综合性技术系统。
对地观测系统由空间卫星子系统和卫星地面系统组成。空间卫星子系统是由多种高度、多种轨道组合而成的卫星星座。主要包括卫星平台;光学有效载荷,包括可见光CCD相机、多光谱扫描仪和高光谱成像仪等,可覆盖可见光、短波红外、中波红外和热红外等光谱波段;微波有效载荷,包括合成孔径雷达等,具有全天候的工作能力。卫星地面系统用于接收、记录和处理卫星发回的图像数据并对卫星进行跟踪、测量、实施功能管理。包括遥感图像数据接收站、数据处理中心以及应用测控站等。
3.3.2对地观测系统的关键技术
3.3.2.1光谱成像技术
目前采用CCD列阵焦平面器件的成像系统包括线列阵推帚式扫描成像和面列阵凝视成像两类系统,对地观测卫星实用化遥感系统大多数都采用前者。大型面列阵CCD器件,价格昂贵,又很难达到与高质量线列阵器件等效的性能;其次,凝视成像必须采用高速快门,增加积分时间,相对困难很多。运动部件可靠性也是问题;同时大面积面列阵CCD必须制冷,在空间强辐照环境下更容易受到辐射损伤。为实现高分辨率,提高信噪比,在光学口径受限的条件下,可以通过提高像元积分时间,来满足收集能量的需求,增加CCD光敏元对地物的曝光时间,必须采用时间延迟积分(TDI)方法,这对于摄像机、CCD器件以及相应的处理电路都提出了附加的要求。权衡下来,采用线列阵推帚式扫描方式,可大幅增加曝光时间,更为有利。
3.3.2.2合成孔径雷达技术
合成孔径的概念是在分辨率同天线尺寸成正比的基础上提出来的,其基本设想是把天线分成不同位置的天线元,每个特定位置的天线元分别负责接收特定相位的目标散射回波,将它们储存起来一道进行合成相干处理,就相当于得到(由多个天线构成的)长天线的操作结果,从而制成高分辨率成像雷达。
把高分辨率成像雷达安装在小卫星上主要有3个方面的关键技术:第一减轻天线的重量,须采用新型轻质结构材料和新的设计方法;第二降低发射功率和系统损耗,在设计时采用脉冲压缩技术和“猝发”工作方式,天线馈线一体化和无电缆集成系统设计也可降低系统损耗;第三降低SAR的数据率,主要方法包括数据缓存、“猝发”工作方式以及星上原始数据的压缩技术。
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