一種天基多維目標特性探測系統及探測方法

本發明涉及天基遙感探測，尤其涉及一種天基多維目標特性探測系統及探測方法。

背景技術：

1、天基遙感探測以衛星為遙感平臺，通過搭載多種探測器對地球表面進行觀測，獲取地面或空中目標的特性數據。天基遙感探測具有探測范圍大、時效性強、手段多樣等特點，通過搭載先進的光學、雷達等探測設備，可以獲得高分辨率的目標圖像和數據，實現對目標特性的精細測量和分析，在目標識別與跟蹤、土地資源普查、農產品估產、防災減災等領域發揮著越來越重要的作用，產生了巨大的經濟社會效益，為人們的生產和生活帶來極大的便利。同時，由于衛星等天基平臺位于地球軌道上，具有較高的隱蔽性，不易被地面目標察覺，使得天基遙感探測也被應用于深空探測和軍事偵察等領域。

2、在天基遙感探測中，目標特性包括目標的物理屬性特性和技術特性，物理屬性特性包括尺寸、形狀、結構特征等，技術特性包括反射特性、輻射特性、電磁特性、光學特性等。傳統的天基遙感探測模式只能探測目標某一方面的特性，無法實現目標多個方面的特性的探測，具有一定的局限性，適用性較差。并且，在天基遙感探測過程中，地球大氣層、衛星軌道、以及可能存在的被測對象的人為偽裝都可能對天基遙感探測手段造成干擾或限制，進而導致獲取的目標特性的準確度差。

技術實現思路

1、為解決上述現有技術中存在的部分或全部技術問題，本發明提供一種天基多維目標特性探測系統及探測方法。

2、本發明的技術方案如下：

3、第一方面，提供了一種天基多維目標特性探測系統，包括：

4、發現衛星，搭載有電子探測載荷、寬幅光學載荷和第一星間通信載荷，所述電子探測載荷用于獲取目標的電磁特性，所述寬幅光學載荷用于獲取目標的光學特性，所述第一星間通信載荷用于進行星間通信，所述發現衛星存儲有目標特性數據庫，所述發現衛星能夠對目標的電磁特性進行處理獲取目標的初始位置信息；

5、確認衛星，搭載有紅外相機載荷、sar載荷和第二星間通信載荷，所述第二星間通信載荷能夠與所述第一星間通信載荷通信連接，所述紅外相機載荷用于獲取目標的紅外特性，所述sar載荷用于獲取目標的微波特性，所述確認衛星能夠對目標的紅外特性和微波特性進行處理獲取目標的位置信息；

6、跟蹤衛星，搭載有高分辨率攝像機載荷和第三星間通信載荷，所述第三星間通信載荷能夠與所述第二星間通信載荷通信連接，所述高分辨率攝像機載荷用于對目標進行連續拍攝，所述跟蹤衛星對連續拍攝結果進行處理獲取目標的動態特性。

7、在一些可選的實施方式中，所述發現衛星、所述確認衛星和所述跟蹤衛星均運行在低衛星軌道上，且在同一軌道面上串行分布，所述發現衛星、所述確認衛星和所述跟蹤衛星的前進方向相同，所述發現衛星位于所述確認衛星的前方，所述確認衛星位于所述跟蹤衛星的前方。

8、在一些可選的實施方式中，目標的電磁特性包括：目標的通信信號和/或雷達信號。

9、在一些可選的實施方式中，所述發現衛星采用單星測向定位方式對目標的通信信號和/或雷達信號進行處理，獲取目標的初始位置信息。

10、在一些可選的實施方式中，所述寬幅光學載荷通過對目標進行光學成像獲取目標的光學特性。

11、在一些可選的實施方式中，所述紅外相機載荷通過對目標進行紅外成像獲取目標的紅外特性。

12、在一些可選的實施方式中，所述sar載荷通過對目標進行微波成像獲取目標的微波特性。

13、在一些可選的實施方式中，所述確認衛星存儲有高精度數據底圖，所述確認衛星將目標的紅外特性和微波特性與高精度數據底圖進行匹配定位，獲取目標的位置信息。

14、第二方面，還提供了一種天基多維目標特性探測方法，所述方法利用上述的天基多維目標特性探測系統，所述方法包括：

15、分別利用發現衛星上搭載的電子探測載荷和寬幅光學載荷對星下點進行廣域探測，獲取目標的電磁特性和光學特性，將獲取的目標的電磁特性和光學特性與目標特性數據庫中目標特性進行匹配；

16、若目標特性數據庫中存在能夠與獲取的目標的電磁特性相匹配的目標特性和與獲取的光學特性相匹配的目標特性，則對獲取的目標的電磁特性進行處理，獲取目標的初始位置信息，并將目標的初始位置信息、電磁特性和光學特性傳輸至確認衛星；

17、根據目標的初始位置信息調整確認衛星的姿態和sar載荷的指向以使紅外相機載荷和sar載荷指向目標，并控制紅外相機載荷和sar載荷開機；

18、分別利用紅外相機載荷和sar載荷對目標進行成像，獲取目標的紅外特性和微波特性，對接收的光學特性、獲取的目標的紅外特性和微波特性進行融合處理，確認是否均屬于同一個目標，若是，則對目標的紅外特性和微波特性進行處理獲取目標的位置信息，并將融合處理結果和目標的位置信息傳輸至跟蹤衛星，若不是，則控制紅外相機載荷和sar載荷關機，并將確認衛星的姿態和sar載荷的指向調整至初始狀態；

19、根據目標的位置信息調整跟蹤衛星的姿態以使高分辨率攝像機載荷指向目標，并控制高分辨率攝像機載荷開機，利用高分辨率攝像機載荷對目標進行持續拍攝，對連續拍攝結果進行處理，獲取目標的動態特性。

20、在一些可選的實施方式中，根據目標的初始位置信息調整確認衛星的姿態和sar載荷的指向，包括：

21、根據確認衛星的位置和目標的初始位置信息，計算確認衛星到目標的指向角度；

22、根據確認衛星到目標的指向角度、以及紅外相機載荷在確認衛星上的位置，調整確認衛星的姿態以使紅外相機載荷指向目標；

23、根據確認衛星的位置和姿態、目標的初始位置信息、以及sar載荷在確認衛星上的位置，調整sar載荷的波束指向以使sar載荷指向目標。

24、本發明技術方案的主要優點如下：

25、本發明的天基多維目標特性探測系統及方法利用不同衛星分別搭載不同載荷，通過多星協同接力方式獲取包括電磁特性、光學特性、紅外特性、微波特性、運動特性等多個維度的目標特性，能夠降低地球大氣層、衛星軌道、以及可能存在的被測對象的人為偽裝的影響，顯著提升目標特性探測的維度和準確度，提高目標特性的探測時間，并且可以全天候、全天時獲取目標特性數據。此外，通過設置發現目標后控制紅外相機載荷、sar載荷開機以進行探測，以及在確認目標后控制高分辨率攝像機載荷開機以進行探測的探測方式，能夠降低載荷的能耗，進而降低星上能源消耗。

技術特征：

1.一種天基多維目標特性探測系統，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的天基多維目標特性探測系統，其特征在于，所述發現衛星、所述確認衛星和所述跟蹤衛星均運行在低衛星軌道上，且在同一軌道面上串行分布，所述發現衛星、所述確認衛星和所述跟蹤衛星的前進方向相同，所述發現衛星位于所述確認衛星的前方，所述確認衛星位于所述跟蹤衛星的前方。

3.根據權利要求1所述的天基多維目標特性探測系統，其特征在于，目標的電磁特性包括：目標的通信信號和/或雷達信號。

4.根據權利要求3所述的天基多維目標特性探測系統，其特征在于，所述發現衛星采用單星測向定位方式對目標的通信信號和/或雷達信號進行處理，獲取目標的初始位置信息。

5.根據權利要求1所述的天基多維目標特性探測系統，其特征在于，所述寬幅光學載荷通過對目標進行光學成像獲取目標的光學特性。

6.根據權利要求1所述的天基多維目標特性探測系統，其特征在于，所述紅外相機載荷通過對目標進行紅外成像獲取目標的紅外特性。

7.根據權利要求1所述的天基多維目標特性探測系統，其特征在于，所述sar載荷通過對目標進行微波成像獲取目標的微波特性。

8.根據權利要求1所述的天基多維目標特性探測系統，其特征在于，所述確認衛星存儲有高精度數據底圖，所述確認衛星將目標的紅外特性和微波特性與高精度數據底圖進行匹配定位，獲取目標的位置信息。

9.一種天基多維目標特性探測方法，其特征在于，所述方法應用如權利要求1-8中任一項所述的天基多維目標特性探測系統，所述方法包括：

10.根據權利要求9所述的天基多維目標特性探測方法，其特征在于，根據目標的初始位置信息調整確認衛星的姿態和sar載荷的指向，包括：

技術總結
本發明公開了一種天基多維目標特性探測系統及方法，涉及天基遙感探測領域，包括：發現衛星，搭載有電子探測載荷、寬幅光學載荷和第一星間通信載荷，電子探測載荷用于獲取目標的電磁特性，寬幅光學載荷用于獲取目標的光學特性；確認衛星，搭載有紅外相機載荷、SAR載荷和第二星間通信載荷，第二星間通信載荷與第一星間通信載荷連接，紅外相機載荷用于獲取目標的紅外特性，SAR載荷用于獲取目標的微波特性；跟蹤衛星，搭載有高分辨率攝像機載荷和第三星間通信載荷，第三星間通信載荷與第二星間通信載荷連接，高分辨率攝像機載荷用于對目標進行連續拍攝，獲取目標的動態特性。本發明能提升目標特性探測維度、準確度和探測時間。

技術研發人員：李獻斌,楊俊,陳建云,馬超,劉蘇洋
受保護的技術使用者：中國人民解放軍國防科技大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21