CN107329150A - 面向应急响应任务的卫星星簇体系及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种面向应急响应任务的卫星星簇体系及方法，其所述卫星星簇体系包括：中枢星，用于侦察预定范围内是否有应急响应任务对应的预定事件的发生，根据侦察的结果生成控制指令；搜索星，具有第一卫星分辨率及预定幅度的搜索载荷，用于根据所述控制指令，搜索所述预定范围发生所述预定事件的特定区域，以获得搜索信息；识别星，包括具有第二卫星分辨率的识别载荷，用于根据所述搜索信息对所述特定区域内所述预定事件对应的目标对象进行识别；确认星，具有第三卫星分辨率的确认载荷，用于根据所述识别信息进行所述目标对象的确认；跟踪星，用于对所述目标对象进行运动跟踪以获得跟踪信息；外部接口，用于与外部系统进行信息交互。

Description

面向应急响应任务的卫星星簇体系及方法

技术领域

本发明涉及卫星技术领域，尤其涉及一种面向应急响应任务的卫星星簇体系及方法。

背景技术

星簇是由多颗卫星组成的，利用卫星星簇空间分布特点，实现单颗卫星难以实现的功能，提供长基线、多维度及高时间卫星分辨率的对地支持信息服务，满足不同任务需求。

当前卫星星簇具有研制周期长、研制经费高、任务功能单一及难以满足多种应急响应任务的需求及运行费用高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供的一种面向应急响应任务的卫星星簇体系及方法，用于至少解决上述问题之一。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例第一方面提供一种面向应急响应任务的卫星星簇体系，包括：

中枢星，包括侦察载荷及信息处理载荷，用于侦察预定范围内是否有应急响应任务对应的预定事件的发生，根据侦察的结果生成控制指令；

搜索星，包括具有第一卫星分辨率及预定幅度的搜索载荷，用于根据所述控制指令，搜索所述预定范围发生所述预定事件的特定区域，以获得搜索信息，并将搜索信息在所述卫星星簇体系内广播；

识别星，包括具有第二卫星分辨率的识别载荷，用于根据所述搜索信息对所述特定区域内所述预定事件对应的目标对象进行识别，以获得识别信息，并将所述识别信息在所述卫星星簇体系内广播，其中，所述第二卫星分辨率高于所述第一卫星分辨率；

确认星，包括具有第三卫星分辨率的确认载荷，用于根据所述识别信息进行所述目标对象的确认，以获得确认信息，并将所述确认信息在所述卫星星簇体系内广播，其中，所述第三卫星分辨率高于所述第二卫星分辨率；

跟踪星，包括具有动态跟踪能力的跟踪载荷，用于对所述目标对象进行运动跟踪以获得跟踪信息，并将所述跟踪信息在所述卫星星簇体系内广播；

外部接口，位于卫星星簇体系至少一个卫星上，用于将所述卫星星簇体系获得信息传输到预定的外部系统。

基于上述方案，所述卫星星簇体系还包括：内部接口；

所述内部接口，包括：卫星间的第一类接口和第二类接口；所述第一类接口用于第一类数据的传输；所述第二类接口用于第二类数据的传输；其中，所述第一类数据包括：控制指令和/或卫星状态信息；所述第二类数据包括：各卫星搭载的载荷的采集数据。

基于上述方案，所述外部接口包括以下至少之一：

与评估应用系统连接的接口，用于接收评估应用系统下达的评估任务及与进行所述评估任务相关的信息交互；

与天基支持系统连接的接口，用于所述天基支持系统进行数据交互，以获得所述天基支持系统的数据支持；

与测控系统连接的接口，用于接收测控系统下达的测控任务及与进行所述测控任务相关的信息交互；

与应用支持系统连接的接口，用于接收应用支持系统下达的应用任务及进行与所述应用任务相关的信息交互。

基于上述方案，所述天基支持系统包括：用于中继传输的中继卫星系统和/或进行定位的定位卫星系统。

基于上述方案，所述卫星星簇体系内所有卫星位于同一轨道或相邻轨道；

位于同一轨道的卫星，采用同样轨道倾角飞行；

位于相邻轨道的卫星，根据相邻轨道的轨道差异控制所有卫星的飞行，以使所述卫星星簇体系内任意两相邻卫星之间的距离保持在预设距离内。

基于上述方案，所述中枢星，分别与所述搜索星及所述识别星建立有直连链路；且所述识别星，分别与所述确认星及所述跟踪星建立有直连链路；

或者，

所述中枢星、所述搜索星、所述识别星、所述确认星及所述跟踪星之间均建立有直连链路；

或者，

所述中枢星，分别与所述搜索星、所述识别星、所述确认星及所述跟踪星之间建立有直连链路。

基于上述方案，所述中枢星、所述搜索星、所述识别星、所述确认星及所述跟踪星，均包括：卫星平台及卫星载荷；其中，所述卫星载荷搭载在所述卫星平台上；

所述中枢星、所述搜索星、所述识别星、所述确认星及所述跟踪星的卫星平台相同，搭载的所述卫星载荷不同。

本发明实施例第二方面提供一种面向应急响应任务的方法，应用于前述任意一个或多个技术方案提供的卫星星簇体系，包括：

利用所述卫星星簇体系中的中枢星，侦察预定范围内是否有应急响应任务对应的预定事件的发生，根据侦察的结果生成控制指令；

利用所述卫星星簇体系中的搜索星，根据所述控制指令，搜索所述预定范围发生所述预定事件的特定区域，以获得搜索信息，并将搜索信息在所述卫星星簇体系内广播；

利用所述卫星星簇体系中的识别星，根据所述搜索信息对所述特定区域内所述预定事件对应的目标对象进行识别，以获得识别信息，并将所述识别信息在所述卫星星簇体系内广播；

利用所述卫星星簇体系中的确认星，根据所述识别信息进行所述目标对象的确认，以获得确认信息，并将所述确认信息在所述卫星星簇体系内广播；

利用所述卫星星簇体系中的跟踪星，对所述目标对象进行运动跟踪以获得跟踪信息，并将所述跟踪信息在所述卫星星簇体系内广播；

利用所述卫星星簇体系的外部接口，将所述卫星星簇体系获得信息传输到预定的外部系统。

基于上述方案，所述卫星星簇体系还包括：内部接口；

所述内部接口，包括：卫星间的第一类接口和第二类接口；所述第一类接口的传输速率低于所述第二类接口的传输速率；所述第一类接口用于第一类数据的传输；所述第二类接口用于第二类数据的传输；其中，所述第一类数据包括：控制指令和/或卫星状态信息；所述第二类数据包括：各卫星搭载的载荷的采集数据。

基于上述方案，所述利用所述卫星星簇体系的外部接口，将所述卫星星簇体系获得信息传输到预定的外部系统，包括以下之一：

利用与评估应用系统连接的接口，接收评估应用系统下达的评估任务及与进行所述评估任务相关的信息交互；

利用与天基支持系统连接的接口，与所述天基支持系统进行数据交互，以获得所述天基支持系统的数据支持；

利用与测控系统连接的接口，接收测控系统下达的测控任务及并进行与所述测控任务相关的信息交互；

利用与应用支持系统连接的接口，接收应用支持系统下达的应用任务及进行与所述应用任务相关的信息交互。

本发明实施例提供的面向应急响应任务的卫星星簇体系及方法，将卫星星簇体系内的卫星分为了几个种类，每一个种类搭载了不同卫星载荷，由中枢星执行侦察及中空相关操作，在侦察到对应的预定事件之后，由搜索星、识别星星、确认星及跟踪星后续跟进。这样的卫星星簇体系。一方面可以根据卫星所需执行的任务进行研制和设计，相对于制作大型的可以执行各种操作的卫星，整体而言是降低了费用的；另一方面如出现了一种卫星或一颗或多颗卫星故障时，只需要补发对应的卫星即可，从这方面也降低了卫星的维护和补发费用。此外，在本实施例中，一个卫星星簇体系内包括：执行不同任务的各种卫星，这些卫星协调工作，可以实现应急任务的快速响应，具有响应速率快及精度高的特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种面向应急响应任务的卫星星簇体系的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种面向应急响应任务的卫星星簇体系的拓扑结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种面向应急响应任务的卫星星簇体系的拓扑结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第三种面向应急响应任务的卫星星簇体系的拓扑结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种面向应急响应任务的方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种卫星星簇体系与外部系统的交互流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种卫星星簇体系与外部系统的连接示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。

如图1所示，本发明实施例提供一种面向应急响应任务的卫星星簇体系，包括：

中枢星110，包括侦察载荷及信息处理载荷，用于侦察预定范围内是否有应急响应任务对应的预定事件的发生，根据侦察的结果生成控制指令；

搜索星120，包括具有第一卫星分辨率且预定幅度的搜索载荷，用于根据所述控制指令，搜索所述预定范围发生所述预定事件的特定区域，以获得搜索信息，并将搜索信息在所述卫星星簇体系内广播；

识别星130，包括具有第二卫星分辨率的识别载荷，用于根据所述搜索信息对所述特定区域内所述预定事件对应的目标对象进行识别，以获得识别信息，并将所述识别信息在所述卫星星簇体系内广播；

确认星140，包括具有第三卫星分辨率的确认载荷，用于根据所述识别信息进行所述目标对象的确认，以获得确认信息，并将所述确认信息在所述卫星星簇体系内广播，其中，所述第三卫星分辨率高于所述第二卫星分辨率；

跟踪星150，包括具有动态跟踪能力的跟踪载荷，用于对所述目标对象进行运动跟踪以获得跟踪信息，并将所述跟踪信息在所述卫星星簇体系内广播；

外部接口，位于卫星星簇体系至少一个卫星上，用于将所述卫星星簇体系获得信息传输到预定的外部系统。

在本实施例中所述卫星星簇体系的卫星进行了卫星功能的划分。

在本实施例中所述中枢星为卫星星簇体系内的控制卫星，可为一颗或多颗，在本实施例中优选为至少两颗，所述中枢卫星中至少有一颗为备用中枢星，当其中一颗中枢星故障时，该备用星可以立即启用替代故障中枢星完成对应的工作。在本实施例中所述中枢星同时包括：侦察载荷及处理载荷；

所述侦察载荷可以用于信息侦察，通常要求的图像采集能力与侦察应急响应任务相关的侦察能力对应的载荷。所述信息处理载荷，包括：一个或多个计算机，可以进行各种数据处理及控制指令的生成。

在一些实施例中，所述中枢星可包括至少两颗，至少一颗为常规运行的常规中枢星，至少有一课为备用中枢星；常规中枢星正常时，则由常规中枢星执行对应的工作，若常规中枢星异常时，备用中枢星立即代替常规中枢星进行工作。一般情况下，为了尽可能由常规中枢星正常工作，常规中枢星上设置有双套的卫星载荷，当其中一套故障时，另一套可立即启用。通常所述备用中枢星可为1对多的备用，即一颗中枢星可以对多个中枢星进行备用。不同的中枢星完成的主要工作也可不同。例如，有的中枢星专门负责搜索，有的中枢星专门负载数据处理。这样的话，若其中一颗中枢星故障时，若需要补充发射，进行发射具有执行对应工作的中枢星即可，降低了卫星星簇体系的补发的成本。

通常情况下，所述备用中枢星可以同时搭载有侦察载荷为信息处理载荷，以实现对执行不同工作的中枢星的备份和及时替代。

所述侦察载荷，可以用于预定事件的侦察，例如，火灾事件、地震事件、洪水事件、火星事件及交通事故侦察等各种自然灾害和/或事故的侦察。

通常所述侦察载荷可包括：较低卫星分辨率的图像采集装置或其他传感装置，通过大致轮廓变化比对等初步识别处理操作，侦察是否有预定事件发生。例如，通过较低卫星分辨率的图像处理，确定是否出现火灾事件或地震事件等。

所述搜索星120包括：搜索载荷。搜索载荷具有第一卫星分辨率，所述预定幅度为采集范围对应的在单方向上的采集距离可达为1000至2000千米。

这里的第一卫星分辨率一般高于中枢星的图像采集设备的卫星分辨率。通常高卫星分辨率的图像采集设备的硬件成本高且能耗高。各种类型的卫星采用对应卫星分辨率的图像采集设备，一方面可以降低硬件成本，且另一方面可以降低的能耗。在本实施例中，所述第一卫星分辨率可大于第一预设值，在本实施例中，所述第一预设值可为5米或10米等取值，具体取值可以根据需求动态设定。

搜索星120中包括的搜索载荷，可包括：第一卫星分辨率的相机或摄像等图像采集设备，可以通过图像采集设备，可以实现较大范围内的图像采集。

中枢星110侦察出有预定事件发生，可以确定出发生预定事件的大致区域，在本实施例中可称为特定区域。这样的话，所述搜索星120可以对准特定区域进行图像采集，搜索出特定区域以获得所述搜索信息，可为搜索出所述特定区域内发生所述预定事件的目标对象。例如，发生火灾的建筑、发生洪水的目标河段、发生地震的具体地理位置等。

所述搜索信息将会在卫星星簇体系内广播，这样卫星星簇体系内需要接收所述搜索信息的卫星都接收到，简化了信息传输。在一些实施例中，所述搜索星可以根据卫星星簇体系内各种卫星的分布位置，定向广播所述搜索信息，一方面确保搜索信息的成功传输，另一方面减少全方向传输的能耗。这里的定向广播，为向特定方向无线广播所述搜索信息。

所述识别星130包括具有第二卫星分辨率的识别载荷，第二卫星分辨率高于第一卫星分辨率，识别星130将对目标对象进行识别，具体如对目标对象进行表面特性进行识别，再例如，进行目标对喜爱你过的光谱特性进行识别。

在本实施例中，所述第二分辨率可为小于或等于所述第一预设值，例如，所述第一预设值为5米，则所述第二卫星分辨率小于或等于5米。

在本实施例中，卫星分辨率可为卫星上的载荷对目标区域最小可采集面积。

搜索星120相对于对目标对象进行定位，识别星130基于搜索星120的定位将对目标对象进行表面特征等较为浅层的表层或浅层特征进行识别。

所述确认星140包括第三卫星分辨率的确认载荷，确认载荷可包括比识别星130上图像采集设备卫星分辨率更高的图像采集设备，能够识别出目标对象更加深层的特征，具体如，识别出目标对象的几何特征，材质特征等。

所述第三卫星分辨率对应的取值可为小于第二预设值；所述第二预设值小于所述第一预设值。例如，所述第二预设值为2米或3米或1米。

具体如，所述确认载荷可包括：超高卫星分辨率的可见光图像采集设备、超高卫星分辨率的光谱特性传感器、超高卫星分辨率的雷达载荷，可以对目标对象进行全面的详细侦察和特征采集。超高卫星分辨率的图像采集设备，采集的图像可以通过图像识别，提取出目标对象的几何特征。所述光谱特性传感器，用于将目标对象从采集背景中分离出来。所述超高卫星分辨率的雷达载荷可以通过雷达波的吸收和反馈，可以确定出目标对象的材质特征等。尤其是对应于火灾的任务响应时，材质的识别尤其重要。

在本实施例中卫星星簇体系还包括：跟踪星150，可以进行对目标对象进行动态跟踪，例如，对火灾的蔓延进行动态跟踪。通常所述跟踪星150上搭载的各种图像采集器或传感器可以动态的调整其跟踪角度，从而实现度目标对象的持续追踪。

在本实施例中所述卫星星簇体系还包括外部接口，这些外部接口设置在一个或多个卫星上，例如，至少有一个外部接口设置在所述中枢星110上，方便所述中枢星110与各种外部系统进行信息交互。例如，中枢星110可与地面系统进行交互，接受任务指令及人物参数，还包括：将任务的执行信息反馈给地面系统等。

所述外部系统还可包括：天基系统，为设置在控制的提供各种基础服务的系统，例如，定位系统或中继系统等。

在一些实施例中，各种卫星上都设置有对应的外部接口，方便各种外部系统从各种卫星上获取搜索信息、识别信息、跟踪信息和/或确认信息等。

在一些实施例中，所述中枢星110可从搜索星120、识别星130、确认星140及跟踪星150接收各种信息，然后与外部信息进行交互，这样可以减少外部接口的设置，从而降低整个卫星星簇体系的造价成本及维护成本。

在本实施例中提供的卫星星簇体系中的中枢星110的侦察载荷可实时处于工作状态，而所述搜索星120中的搜索载荷默认状态为待命状态，当接收到中枢星110发送的控制指令之后，立即从随时待命的待命状态切换到搜索状态，以获取搜索信息。通常情况下，搜索载荷处于待命状态的工作功耗低于搜索状态下的功耗，一方面降低功耗，另一方面使得搜索载荷处于休息状态，能够减少对搜索载荷的损耗，延长使用寿命。

在另一些实施例中，所述识别星130、确认星140及跟踪星150，在中枢星110未侦察到预定事件时处于待命状态，当检测到预定事件时，从待命状态切换到对应的任务状态，执行对应的任务，同样可以减低功耗和延长使用寿命。

可选地，所述卫星星簇体系还包括：内部接口；

所述内部接口，包括：卫星间的第一类接口和第二类接口；所述第一类接口用于第一类数据的传输；所述第二类接口用于第二类数据的传输；其中，所述第一类数据包括：控制指令和/或卫星状态信息；所述第二类数据包括：各卫星搭载的载荷的采集数据。

在本实施例中内部接口分为两类接口，第一类接口用于第一类数据的传输，第二类接口用于第二类数据的传输，通过数据分类和接口分类，采用对应的接口参数的接口进行对应类型数据的传输，可以减少不同数据类型之间的相互干扰。

所述第一类数据可包括：控制指令及卫星状态信息的传输，通常这一类信息的信息量少，但是重要程度较高。第二类数据通常为各类卫星的采集数据，通常数据量多。故在本实施例中，所述第一类接口的带宽可小于所述第二类接口的带宽，和/或，所述第一类接口的传输速率可低于第二类接口的传输速率。但是，所述第一类接口的稳定性可高于所述第二类接口的稳定性。例如，这种稳定性可以数据传输的通信机制来确定。

可选地，所述外部接口包括以下至少之一：

与评估应用系统连接的接口，用于接收评估应用系统下达的评估任务及与进行所述评估任务相关的信息交互；

与天基支持系统连接的接口，用于所述天基支持系统进行数据交互，以获得所述天基支持系统的数据支持；

与测控系统连接的接口，用于接收测控系统下达的测控任务及与进行所述测控任务相关的信息交互；

与应用支持系统连接的接口，用于接收应用支持系统下达的应用任务及进行与所述应用任务相关的信息交互。

通常所述评估应用系统可为地面评估应用系统，通常为地面控制系统的一个子系统，可以用于对卫星星簇体系的提供对应应用的运行评估。

所述天基支持系统可包括定位系统或中继系统。中继系统用于中继传输，定位系统用于地面定位。具体如，所述天基支持系统包括：用于中继传输的中继卫星系统和/或进行定位的定位卫星系统。所述卫星定位系统可包括北斗导航定位卫星系统等。

所述测控系统可为下达常规测控任务、遥测数据的系统，可在星簇体系的构型建立、维持及重构测试和控制。

所述应用支持系统可包括应用任务的下达及应用任务完成的相关信息的交互，例如，灾情监控任务等，而下达应用任务的可为移动终端或固定终端。移动终端可为手机、平板电子设备或车载收发机。所述固定终端可为固定在地面或建筑物上的雷达等。

可选地，所述卫星星簇体系内所有卫星位于同一轨道或相邻轨道；

位于同一轨道的卫星，采用同样轨道倾角飞行；

位于相邻轨道的卫星，根据相邻轨道的轨道差异控制所有卫星的飞行，以使所述卫星星簇体系内任意两相邻卫星之间的距离保持在预设距离内。例如，保持体系内任意两相邻卫星之间的距离在几十至几百公里内。在一些实施例中，还可以通过控制，使得星簇体系内所有的卫星都保持相对静止。

一个卫星星簇体系内所有卫星可以位于同一个轨道内或相邻轨道内，这样可以利用相同或相近的轨道方案控制卫星的运行，优选为所有卫星都在同一个轨道的不同位置间隔运行。

在本实施例中所述相邻轨道可为间距在预设距离内的两个卫星轨道。

在本实施例中，为了进一步简化卫星飞行控制，可以将同一轨道内的所有卫星采用相同过的轨道倾角飞行。

在相邻轨道内，所有卫星需要按照轨道差异，控制所有卫星的飞行，以保持卫星星簇体系内的所有卫星的相对静止。例如，可以控制相邻轨道内的卫星采用同样的角速度运行，从而确保卫星间的相对静止。

所述卫星星簇体系内所有卫星的拓扑结构及分布是有多种，以下提供几种可选方式：

可选方式一：

如图2所示，所述中枢星110，分别与所述搜索星120及所述识别星130建立有直连链路；且所述识别星130，分别与所述确认星140及所述跟踪星150建立有直连链路。这里的控制指令、搜索信息、识别信息、确定信息及跟踪信息，可以按照直连链路在多个卫星之间广播。例如，搜索星120包括10个，则中枢星110可以通过与搜索星120的直连路广播所述控制指令。

可选方式二：

如图3所示，所述中枢星110、所述搜索星120、所述识别星130、所述确认星140及所述跟踪星150之间均建立有直连链路。

采用这种拓扑，任意星簇体系内任意两种卫星都可以直连链路进行信息交互。

可选方式三：

如图4所示，所述中枢星110，分别与所述搜索星120、所述识别星130、所述确认星140及所述跟踪星150之间建立有直连链路。

采用中枢星110与其他种类的卫星都建立有直连链路，可方便中枢星110对每一种卫星的直接控制。

在本实施例中，所述直连链路为无线链路，通常情况下保持实时连接，一旦有信息需要交互，不用临时建立链路，可以尽可能的确保信息的信息传输。

在一些实施例中，所述中枢星110，还可用于根据测控系统发送的控制指示，向各个卫星发送控制指令，调整各个卫星的轨道、飞行角度，从而调整卫星星簇体系内的卫星的队形及拓扑结构。

在本实施例中，所述直连链路都可为可拆卸重建的链路，从而方便及时的根据需要调整卫星星簇体系内卫星的队形及拓扑。

可选地，所述中枢星110、所述搜索星120、所述识别星130、所述确认星140及所述跟踪星150，均包括：卫星平台及卫星载荷；其中，所述卫星载荷搭载在所述卫星平台上；

所述中枢星110、所述搜索星120、所述识别星130、所述确认星140及所述跟踪星150的卫星平台相同，搭载的所述卫星载荷不同。

不同类型的卫星，采用相同过的卫星平台，这样相对于不同的卫星采用不同的卫星平台，减少了卫星平台的设计、研制的费用，并减少了不同卫星平台的设计及研制导致的卫星平台研制周期长的现象。

在本实施例中不同各类型的卫星的主要差异在于，卫星平台搭载了不同的卫星载荷，例如，搭载了不同的卫星分辨率和不同采集视场的图像采集设备等。

如图5所示，本实施例还提供一种面向应急响应任务的方法，其特征在于，应用前述任意一个或多个技术方案提供的卫星星簇体系，包括：

步骤S110：利用所述卫星星簇体系中的中枢星，侦察预定范围内是否有应急响应任务对应的预定事件的发生，根据侦察的结果生成控制指令；

步骤S120：利用所述卫星星簇体系中的搜索星，根据所述控制指令，搜索所述预定范围发生所述预定事件的特定区域，以获得搜索信息，并将搜索信息在所述卫星星簇体系内广播；

步骤S130：利用所述卫星星簇体系中的识别星，根据所述搜索信息对所述特定区域内所述预定事件对应的目标对象进行识别，以获得识别信息，并将所述识别信息在所述卫星星簇体系内广播；

步骤S140：利用所述卫星星簇体系中的确认星，根据所述识别信息进行所述目标对象的确认，以获得确认信息，并将所述确认信息在所述卫星星簇体系内广播；

步骤S150：利用所述卫星星簇体系中的跟踪星，对所述目标对象进行运动跟踪以获得跟踪信息，并将所述跟踪信息在所述卫星星簇体系内广播；

步骤S160：利用所述卫星星簇体系的外部接口，将所述卫星星簇体系获得信息传输到预定的外部系统。

在本实施例中提供的面向应急任务的方法，为应用于前述实施例中提供的卫星星簇体系中的方法。在本实施例中，利用卫星星簇体系内的中枢星，与地面的测控系统等外部系统进行信息交互，向通过中枢星向整个卫星星簇体系下达应急任务。

在本实施例中，通常所述应急任务为突发任务，为进行自然灾害或人为事故的卫星图像的拍摄，以协助了解或控制自然灾害或事故的发展状况等，以确保响应任务的快速响应。

可选地，所述卫星星簇体系还包括：内部接口；

所述内部接口，包括：卫星间的第一类接口和第二类接口；所述第一类接口用于第一类数据的传输；所述第二类接口用于第二类数据的传输；其中，所述第一类数据包括：控制指令和/或卫星状态信息；所述第二类数据包括：各卫星搭载的载荷的采集数据。

在一些实施例中，所述第一类接口的带宽可小于所述第二类接口的带宽。在另一些实施例中，所述第一类接口的传输速率可低于第二类接口的传输速率。在还有一些实施例中，所述第一类接口的稳定性可高于所述第二类接口的稳定性。

一方面实现了第一类数据和第二类数据的分接口传输，避免一个接口出现异常时，另一个端口的数据还能正传传输，减少两类数据传输的相互干扰。同时，可以通过分接口的传输，从而可以利用接口的接口参数满足不同类的数据传输的对传输质量的需求。

可选地，如图6所示，所述步骤S160可包括以下至少之一：

步骤S161：利用与评估应用系统连接的接口，接收评估应用系统下达的评估任务及与进行所述评估任务相关的信息交互；

步骤S162：利用与天基支持系统连接的接口，与所述天基支持系统进行数据交互，以获得所述天基支持系统的数据支持；

步骤S163：利用与测控系统连接的接口，接收测控系统下达的测控任务及并进行与所述测控任务相关的信息交互；

步骤S164：利用与应用支持系统连接的接口，接收应用支持系统下达的应用任务及进行与所述应用任务相关的信息交互。

在本实施例中所述步骤S161至步骤S164没有一定的次序，可以如图所示，也可以不如图示所示，具体如，步骤S164可先于步骤S162等。总之，步骤S160可包括：步骤S161至步骤S164中的一个或多个，且包括的步骤S161至步骤S164没有一定的先后秩序。

在一些实施例中，所述方法还包括：

利用外部接口接收控制指示；

根据所述控制指示，向需要调整飞行轨道、轨道倾角的当前所在的轨道位置等至少其中之一的卫星发送控制指令，其中，需要调整的飞行轨道、轨道倾角的当前所在的轨道位置等至少其中之一的卫星可包括：卫星星簇体内的中枢星、搜索星、识别星、确认星及跟踪星的至少其中之一。

接收到所述控制指令的卫星，调整自身的飞行轨道和/或轨道倾角和/或当前所在的轨道的位置，从而调整卫星星簇体系内各个卫星之间的相对位置，从而调整整个卫星星簇体系的队形；

在完成卫星的队形等调整之后，基于所述控制指令调整卫星星簇体系内的内部接口的接口参数，从而实现前述的直连链路的重建或更新等。

以下结合上述实施例提供几个具体示例：

示例1：

本示例提供一种卫星星簇体系，用于应急响应任务往往事发突然，决策机构需要根据事件的可靠信息做出决策，事件的信息可以通过卫星的对地观测及时获取。根据卫星上的卫星载荷的不同，对地观测获取的信息各有不同。目前，卫星对地观测的载荷主要有可见光、雷达、红外、高光谱、面阵成像以及电子侦查等类型。

因此，具有快速响应能力的星簇中的卫星必须尽可能搭载更多的对地观测载荷，以实现对多种应急事件的观测。应急事件发生后，地面测控站直接或者通过天基支持系统间接向星簇中的主卫星(中枢星)发出应急响应任务指令，主卫星指定卫星开始广域搜索，定位后由主卫星指定卫星对指定区域进行识别，获取目标初步特性后，由主卫星指定卫星对指定目标的特性进行确认，若任务需要，可持续安排卫星对指定目标跟踪，监视应急事件发展的势态。主卫星统一管理其余各卫星搜索、识别、确认以及跟踪获取的信息，将从各卫星获取的多源信息数据进行融合处理，直接或通过天基支持系统间接发送至地面系统，实现对应急事件的快速响应。

本示例提出的星簇体系解决了现有卫星、星簇或星座功能单一，无法针对多种应急事件开展快速响应的问题。

综上，根据卫星在星簇中的不同作用，将星簇中的卫星划分为中枢星、搜索星、识别星、确认星以及跟踪星，共5类卫星，如图1图所示。

星簇体系中所有卫星采用相同的软硬件架构、标准规范、产品体系和研制流程，仅根据配置的载荷的不同设计整星结构。星簇中，卫星的对地观测卫星分辨率从分米级到米级，卫星重量从几十公斤到数百公斤，功耗从数百瓦到千瓦，为了适应不同的载荷工作卫星姿态控制的类型也各不相同。

星簇体系中各卫星根据对地观测手段以及应急响应任务需求的不同配置不同的载荷，单颗卫星的载荷可为一种或者多种类型。

星簇体系中的所有卫星位于同一轨道高度或者相邻的轨道高度，采用相同的轨道倾角，彼此之间保持固定的间距，每颗星在星簇中的位置固定。当星簇中卫星的数量发生变化时，或者为了更好地满足新的任务需求，由中枢星或者地面系统发出相应的队形变化指令，通过轨道调整形成新的队形。

星簇体系中5类卫星的作用不可相互替代。每一类卫星包含一颗或数颗卫星。星簇中星的数量越多规模越大，区域重访时间越短，快速响应能力越强。当星簇中的卫星无法满足某一应急事件的特殊需求时，可以按需求快速发射能够满足任务要求的卫星补充进入星簇中。当卫星平台或者载荷更新换代技术升级时，采用星簇的产品体系研制配置更高的卫星补充发射到星簇中，实现星簇系统的升级，缩短星簇更新换代的周期。

如图1至图4所示，卫星星簇体系中5类卫星分别为：

中枢星：这类卫星主要装载侦察载荷和强大的信息处理载荷，是星簇的大脑，管控卫星星簇任务，具有大范围信息获取、疑似灾情快速定位、多星协同管理及任务规划、在轨信息融合、信息快速回传等功能；具备快速指挥星簇中的成像卫星精细专项观测的能力；支持星簇全球指控和数据分发。中枢星数目可以多颗互相备份。

搜索星：这类卫星上主要装载有中分辨宽幅搜索载荷，接收中枢星命令，在特定区域实行，可以实现灾情快速搜索和定位能力，将相应信息广播至星簇中。其中，宽幅搜索载荷可连续搜索，获得目标的运动趋势，分析势态发展。

识别星：这类卫星上主要装载高分辨载荷，具有获取可疑灾情目标外表特性与光谱特性等能力，可实现对可疑灾情目标识别，将获取相应信息广播至星簇中，由中枢星指定确认星执行确认任务或者跟踪星执行跟踪任务。

确认星：这类卫星上主要装载超高卫星分辨率可见光相机、超高卫星分辨率高光谱载荷、超高卫星分辨率雷达载荷等，具备目标详查能力，可实现对可疑灾情目标的确认和甄别，将获取信息广播至星簇中，由中枢星指定的成员卫星快速回传信息。其中，超高卫星分辨率可见光相机可获取目标明显的几何特征，超高卫星分辨率高光谱载荷可获取目标的光谱特性，并将其与背景信息区别开，超高卫星分辨率雷达载荷可全天候全天时获取目标的材质特征。

跟踪星：这类卫星上主要装载面阵成像等可实现状态跟踪任务的载荷，具有对运动目标的实时连续跟踪监视能力，将获取信息广播至星簇中，由中枢星指定的成员卫星快速回传信息。

卫星星簇体系运控时，既可采用传统的固定站对卫星星簇进行测控，也可采用移动或手持终端通过中继、北斗卫星等链路实现卫星星簇的实时指挥控制。星簇数据分发时，可通过星地链路实现原始数据或初级处理数据的传输，亦可基于星簇之间的内部网络通过中枢卫星将原始数据或初级处理数据或高级处理数据，通过中继、通信、动中通等分发路径发至地面站、移动或手持终端，满足地面多种类用户的应用需求。

星簇体系的内部接口及外部接口，星簇内部的接口有星间低速控制接口和星间高速数传接口。星间低速控制接口，实现星间状态、指令交互，信息双向传输，连接关系始终维持。

卫星星簇体系的外部接口包括:

(1)卫星星簇体系与评估应用系统间接口

卫星星簇体系接收地面评估应用系统任务指控；地面评估应用系统根据任务要求接收卫星原始数据、初级处理数据或者高级处理数据产品。

(2)卫星星簇体系与天基支持系统间接口

卫星星簇体系利用天基支持系统的中继卫星系统、北斗导航定位卫星系统等，快速下传各类数据。

(3)卫星星簇体系与测控系统间接口

卫星星簇体系接收测控系统常规任务指控，下传遥测数据；在星簇构型建立、维持、重构时，接收测控系统跟踪与状态监测等服务。

(4)卫星星簇体系与应用支持系统间接口

卫星星簇体系接收手持终端、机动接收处理系统发送的任务指控，并按需下传各级各类数据。

(5)评估应用系统与天基支持系统间接口

评估应用系统完成任务需求统筹后，可通过中继卫星系统、北斗导航卫星系统等，实时上传任务指令；天基支持系统将各类数据快速分发至评估应用系统。

图7所示的是：卫星星簇体系通过外部接口，分别与天基支持系统、测控系统、应用评估系统及应用支持系统的连接示意图。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种面向应急响应任务的卫星星簇体系，其特征在于，包括：

中枢星，包括侦察载荷及信息处理载荷，用于侦察预定范围内是否有应急响应任务对应的预定事件的发生，根据侦察的结果生成控制指令；

搜索星，包括具有第一卫星分辨率及预定幅度的搜索载荷，用于根据所述控制指令，搜索所述预定范围发生所述预定事件的特定区域，以获得搜索信息，并将搜索信息在所述卫星星簇体系内广播；

识别星，包括具有第二卫星分辨率的识别载荷，用于根据所述搜索信息对所述特定区域内所述预定事件对应的目标对象进行识别，以获得识别信息，并将所述识别信息在所述卫星星簇体系内广播，其中，所述第二卫星分辨率高于所述第一卫星分辨率；

确认星，包括具有第三卫星分辨率的确认载荷，用于根据所述识别信息进行所述目标对象的确认，以获得确认信息，并将所述确认信息在所述卫星星簇体系内广播，其中，所述第三卫星分辨率高于所述第二卫星分辨率；

跟踪星，包括具有动态跟踪能力的跟踪载荷，用于对所述目标对象进行运动跟踪以获得跟踪信息，并将所述跟踪信息在所述卫星星簇体系内广播；

外部接口，位于卫星星簇体系至少一个卫星上，用于将所述卫星星簇体系获得信息传输到预定的外部系统。

2.根据权利要求1所述的卫星星簇体系，其特征在于，

所述卫星星簇体系还包括：内部接口；

所述内部接口，包括：卫星间的第一类接口和第二类接口；所述第一类接口用于第一类数据的传输；所述第二类接口用于第二类数据的传输；其中，所述第一类数据包括：控制指令和/或卫星状态信息；所述第二类数据包括：各卫星搭载的载荷的采集数据。

3.根据权利要求2所述的卫星星簇体系，其特征在于，

所述外部接口包括以下至少之一：

与评估应用系统连接的接口，用于接收评估应用系统下达的评估任务及与进行所述评估任务相关的信息交互；

与天基支持系统连接的接口，用于所述天基支持系统进行数据交互，以获得所述天基支持系统的数据支持；

与测控系统连接的接口，用于接收测控系统下达的测控任务及与进行所述测控任务相关的信息交互；

与应用支持系统连接的接口，用于接收应用支持系统下达的应用任务及进行与所述应用任务相关的信息交互。

4.根据权利要求3所述的卫星星簇体系，其特征在于，

所述天基支持系统包括：用于中继传输的中继卫星系统和/或进行定位的定位卫星系统。

5.根据权利要求1至4任一项所述的卫星星簇体系，其特征在于，

所述卫星星簇体系内所有卫星位于同一轨道或相邻轨道；

位于同一轨道的卫星，采用同样轨道倾角飞行；

位于相邻轨道的卫星，根据相邻轨道的轨道差异控制所有卫星的飞行，以使所述卫星星簇体系内任意两相邻卫星之间的距离保持在预设距离内。

6.根据权利要求1至4任一项所述的卫星星簇体系，其特征在于，

所述中枢星，分别与所述搜索星及所述识别星建立有直连链路；且所述识别星，分别与所述确认星及所述跟踪星建立有直连链路；

或者，

所述中枢星、所述搜索星、所述识别星、所述确认星及所述跟踪星之间均建立有直连链路；

或者，

所述中枢星，分别与所述搜索星、所述识别星、所述确认星及所述跟踪星之间建立有直连链路。

7.根据权利要求1至4任一项所述的卫星星簇体系，其特征在于，

所述中枢星、所述搜索星、所述识别星、所述确认星及所述跟踪星，均包括：卫星平台及卫星载荷；其中，所述卫星载荷搭载在所述卫星平台上；

所述中枢星、所述搜索星、所述识别星、所述确认星及所述跟踪星的卫星平台相同，搭载的所述卫星载荷不同。

8.一种面向应急响应任务的方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述的卫星星簇体系，包括：

利用所述卫星星簇体系中的中枢星，侦察预定范围内是否有应急响应任务对应的预定事件的发生，根据侦察的结果生成控制指令；

利用所述卫星星簇体系中的搜索星，根据所述控制指令，搜索所述预定范围发生所述预定事件的特定区域，以获得搜索信息，并将搜索信息在所述卫星星簇体系内广播；

利用所述卫星星簇体系中的识别星，根据所述搜索信息对所述特定区域内所述预定事件对应的目标对象进行识别，以获得识别信息，并将所述识别信息在所述卫星星簇体系内广播；

利用所述卫星星簇体系中的确认星，根据所述识别信息进行所述目标对象的确认，以获得确认信息，并将所述确认信息在所述卫星星簇体系内广播；

利用所述卫星星簇体系中的跟踪星，对所述目标对象进行运动跟踪以获得跟踪信息，并将所述跟踪信息在所述卫星星簇体系内广播；

利用所述卫星星簇体系的外部接口，将所述卫星星簇体系获得信息传输到预定的外部系统。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述卫星星簇体系还包括：内部接口；

所述内部接口，包括：卫星间的第一类接口和第二类接口；所述第一类接口的传输速率低于所述第二类接口的传输速率；所述第一类接口用于第一类数据的传输；所述第二类接口用于第二类数据的传输；其中，所述第一类数据包括：控制指令和/或卫星状态信息；所述第二类数据包括：各卫星搭载的载荷的采集数据。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，

所述利用所述卫星星簇体系的外部接口，将所述卫星星簇体系获得信息传输到预定的外部系统，包括以下之一：

利用与评估应用系统连接的接口，接收评估应用系统下达的评估任务及与进行所述评估任务相关的信息交互；

利用与天基支持系统连接的接口，与所述天基支持系统进行数据交互，以获得所述天基支持系统的数据支持；

利用与测控系统连接的接口，接收测控系统下达的测控任务及并进行与所述测控任务相关的信息交互；

利用与应用支持系统连接的接口，接收应用支持系统下达的应用任务及进行与所述应用任务相关的信息交互。