基于小卫星编队的稀疏孔径遥感技术.pdf

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1、上海航天AER0SPACESHANGHAI第28卷2011年第5期文章编号：1006—1630(2011)05-0038—07基于小卫星编队的稀疏孔径遥感技术原育凯，陈宏宇，沈学民(1．上海微小卫星工程中心，上海200050；2．中国科学院上海技术物理研究所，上海200083)摘要：介绍了实现稀疏孔径系统的迈克尔逊干涉和斐索干涉的两种干涉成像原理，讨论了实现稀疏孔径探测和成像的子孔径的空间布局、相位一致和图像恢复，分析了载荷展开，卫星编队中的编队卫星轨道设计、空间基线测量与控制，以及光机技术等工程化实现的关键技术。关键词：稀疏孔径；卫星编队；迈克尔逊干涉；斐索干涉；子孔径中图分类号：TN9

2、58文献标志码：ASparseApertureRemoteSensingTechnologyBasedonMicrosatesFormationFlyingYUANYu—kai，CHENHong-yu，SHENXue—min，(1．ShanghaiEngineeringCenterforMicro-Satellite，Shanghai200050，China；2．ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics，CAS，Shanghai200083，China)Abstract：Theprinciplesofthetwotypesofinterferometrynam

3、edMichelsonandFizeausparseaperturetechnology(SAT)wereintroducedinthispaper．ThemajorfieldofSATincludingthearrayconfiguration，thephasesynchronizati0nandtheimagerestorationwasdescribed．Thekeytechnologiestowardsitsspaceapplication，whichwerethepayloaddeployment，orbitdesignandmeasurementandcontrolofbase

4、lineinspaceinsatelliteformationflying，andopticinstrument，wereanalyzed．Keywords：Sparseaperture；Satelliteformationflying；Michelsoninterferometry；Fizeauinterferometry；Arrayconfiguration0引言学口径则需提高约2个量级。显然，传统衍射受遥高分辨率的空间光学遥感器代表了空间遥感技感观测要求限制已无法满足上述需求。随着天文学研究对更高分辨率观测需求的日益术领域的制高点。在工作于近地轨道的对地观测载强烈，在2O世纪40年代

5、国外提出了合成孔径概念，荷中，可见光波段的地面分辨率已达到分米级，如美国的KH一11，KH-12锁眼侦察卫星的口径已大于并使用了复合天线技术，逐步弥补地面单个射电望2m[1]远镜的孔径不足[6]。之后，这项技术被用于解决空。该尺寸的口径除导致设计、加工和装调的巨大困难及高昂的成本外，其体积和质量已基本达到间和地面望远镜系统。1970年，MEINEL提出了光了目前运载发射能力的极限_1]。将衍射成像的分学合成孔径技术，光学合成孔径亦称为光学综合孔辨率公式用于红外波段，欲达到与可见光同等的角径，是将多个较小口径的光学元件或光学系统进行分辨率，红外波段的口径约需提高1个量级。此外精确的排列，使通

6、过各子孔径的光束在焦平面上满若需使用对地静止轨道进行对特定地区的连续观足一定的相位条件，实现光场的相干叠加，从而达到测，为获得与近地轨道可比拟的地面分辨率，各种光与之通光口径相当的单一大口径系统的衍射极限分辨率[7]。稀疏孔径是合成孔径的一种实现形式，稀疏沿用了雷达技术的概念，相对完全填充孔径而言，收稿日期：2010—07—28；修回日期：2010—09—08基金项目：中科院知识创新工程(KGCX1一YW-16)仅占用了很小一部分。稀疏孔径系统通过改变子孔作者简介：原育凯(1979一)，男，博士，助理研究员，主要从事航径的空间布局和其间的疏密程度，可达到远高于有天任务总体设计。相同接收面积

7、的单个孔径的分辨率。本文对稀疏孑L第28卷2011年第5期原育凯，等：基于小卫星编队的稀疏孔径遥感技术径技术进行了综述。稀疏孔径技术基本原理1．1干涉光学成像原理传统单孔径成像光学系统的成像是一个衍射受限过程，角分辨率受该孔径衍射能力的限制，与波长成正比，与孔径尺度成反比。将2或多个成像孑L径(a)迈克尔逊干涉装置构成的光束进行波前叠加后，除单孔径各自的衍射成像物体U-V(空间频率域)重建图像外，如孔径间相位相干，其成像