CN114499645A - 一种天临空地协同遥感原型装置及其信息交互方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种天临空地协同遥感原型装置，包括：天基域，包括一颗低分辨遥感卫星、一颗高分辨遥感卫星、一颗中继通信卫星，所述高分辨遥感卫星与所述低分辨遥感卫星协同组网，所述高分辨遥感卫星根据所述低分辨遥感卫星的观测结果进行精细观测，并将精细观测结果上传至所述低分辨遥感卫星，并在所述低分辨遥感卫星上进行星上多源数据融合；临基域，包括一艘飞艇；空域，包括一架无人机；地面域，包括地面系统，所述地面系统包括测控地面站、地面测控中心、移动地面站、地面运控与遥感中心、网络分发云、用户部门。

Description

一种天临空地协同遥感原型装置及其信息交互方法

技术领域

本申请属于天临空地协同遥感系统最小原型装置构建与方法设计领域，尤其涉及由天基卫星、临近空间飞艇、航空遥感飞机、小型无人机及地面系统构成的一体化协同遥感体系最小原型装置的构建与信息交互方法。

背景技术

随着遥感技术的发展，人们对遥感体系的研究重点逐渐从单一的卫星遥感手段向多星组网协同遥感以及天临空地一体协同遥感领域转变。天临空地协同遥感系统综合利用天基卫星星座、临近空间飞艇集群、航空遥感飞机集群、低空小型无人机集群等多种手段协同遥感获取多源异构数据，实现精准应急服务与指挥决策。

考虑研究、验证与建设的复杂度与综合效费比，在体系设计、验证与建设之前急需构建最小原型装置(或称等效缩比模型)，通过对最小原型装置的研究、试验与评估达到对天临空地一体协同遥感体系关键技术、核心能力、业务流程和综合效能的分析、验证与评估，进而为体系优化设计与建设实施提供技术支撑和有效建议。邵芸等人围绕四种应急服务需求，以遥感技术为核心，协同多种空间信息技术，完成了“天空地协同遥感监测精准应急服务体系构建与示范”，该示范相关研究成果是目前国内天空地协同遥感监测领域核心技术和应用系统的典型成功案例，但该示范主要基于现有卫星针对四种应急场景展开应用研究与系统建设，未发现有相关系统最小原型装置方面的研究。我国安排了某专项，对天临空地协同遥感体系架构与核心技术进行了关键技术攻关与原理样机研制，并组织开展了外场验证试验，为系统工程建设与论证优化奠定了基础，但是该专项场景专用，针对性强，研究成果需要经过军民融合等一系列措施方能在民用领域得到应用。目前，尚没有针对天临空地协同遥感系统最小原型装置方面的研究。

发明内容

原型装置的构建对于天临空地协同遥感系统的研究、设计、发展、建设都具有非常重要的意义。本申请在对天临空地协同遥感系统典型构型、业务流程以及应用模式研究分析的基础上，提出一种天临空地协同遥感最小原型装置及其信息交互流程。通过对最小原型装置的建模分析、试验验证以及效能评估，能够实现对天临空地协同遥感系统的研究与验证。

本申请提供了一种天临空地协同遥感原型装置，包括：

天基域，包括一颗低分辨遥感卫星、一颗高分辨遥感卫星、一颗中继通信卫星，所述高分辨遥感卫星与所述低分辨遥感卫星协同组网，所述高分辨遥感卫星根据所述低分辨遥感卫星的观测结果进行精细观测，并将精细观测结果上传至所述低分辨遥感卫星，并在所述低分辨遥感卫星上进行星上多源数据融合；

临基域，包括一艘飞艇；

空基域，包括一架无人机；

地面域，包括地面系统，所述地面系统包括测控地面站、地面测控中心、移动地面站、地面运控与遥感中心、网络分发云、用户部门；

所述低分辨遥感卫星、所述高分辨遥感卫星、所述飞艇、所述无人机以及所述地面系统形成天临空地跨域组网通信网络，

其中，所述低分辨遥感卫星，用于完成对观测区域的广域搜索；所述低分辨遥感卫星搭载有任务规划系统，用于进行在轨二次任务规划，以生成详查指令，并将详查指令发送至所述高分辨遥感卫星；所述低分辨遥感卫星搭载有在线智能处理载荷，并作为天基域的中心节点，用于完成在轨星上多源数据融合，得到星上多源数据融合图像，星上多源数据融合图像一方面能够被下传至所述飞艇用于艇上多源数据融合，一方面能够被直接下发至前方用户用于应急决策；

其中，所述中继通信卫星作为中继节点，用于完成所述低分辨遥感卫星、所述高分辨遥感卫星、所述飞艇、所述无人机以及所述地面系统之间的信息转发，

其中，所述飞艇用于对观测区域凝视观测，并作为天临空地协同遥感原型装置的中心节点接收来自所述低分辨遥感卫星、所述高分辨遥感卫星、以及所述无人机的图像数据，完成艇上多源数据融合，得到艇上多源数据融合图像，艇上多源数据融合图像能够被直接下传至前方用户用于应急决策，

其中，所述无人机用于对重点观测区域进行抵近多维确认，生成观测图像，并将观测图像经过处理后上传至飞艇。

根据本申请的一个实施例，其中，所述低分辨遥感卫星搭载有低分辨相机、数据处理载荷以及通信载荷。

根据本申请的一个实施例，其中，所述高分辨遥感卫星搭载有高分辨率相机、数据处理载荷以及通信载荷。

根据本申请的一个实施例，其中，所述飞艇上搭载有可见光相机、数据处理载荷以及通信载荷。

根据本申请的一个实施例，其中，所述无人机上搭载有可见光相机，用于对观测区域进行抵近精确确认观测，并获得分辨率比所述低分辨遥感卫星、所述高分辨遥感卫星、以及所述无人机所获得的图像数据的分辨率更高的遥感图像，所述无人机上还搭载有数据处理载荷以及通信载荷。

根据本申请的一个实施例，其中，测控地面站、地面测控中心、移动地面站、地面运控与遥感中心、网络分发云、用户部门的数量均为一个。

本申请还提供了一种上述天临空地协同遥感原型装置的信息交互方法，包括：

S1:由用户部门发起观测需求，经网络分发云上传至地面运控与遥感中心，地面运控与遥感中心的任务规划系统生成各个平台的观测任务，并将各个平台的观测任务下发给地面测控中心；

S2:所述地面测控中心根据观测任务，通过测控链路将遥感卫星平台的观测任务上注至低分辨遥感卫星，将飞艇平台的观测任务通过所述中继通信卫星转发上注至所述飞艇，将无人机平台的观测任务通过所述中继通信卫星转发上注至所述无人机；

S3:所述低分辨遥感卫星接收到地面任务指令后，对观测区域进行广域成像观测以获得低分辨卫星图像，并根据所获得的低分辨卫星图像进行在轨二次任务规划，生成详查指令，并将详查指令发送至所述高分辨遥感卫星；

S4:高分辨率遥感卫星接到详查指令后，对目标位置进行精细观测以获得高分辨卫星图像，并通过星间链路将高分辨卫星图像上传至所述低分辨遥感卫星；

S5:在所述低分辨遥感卫星上，将所述低分辨遥感卫星获得的低分辨卫星图像与所述高分辨遥感卫星获得的高分辨卫星图像进行在轨多源数据融合以获得星上多源数据融合图像，以确定目标的位置，当低分辨遥感卫星到达与飞艇的可视范围后，将星上多源数据融合图像通过无线链路下传至飞艇，用于后续在飞艇上进行多源数据融合；

S6:飞艇接收到地面任务指令后，对目标区域进行凝视观测；

S7:无人机接收到地面任务指令后，对目标区域进行多维确认，生成多维观测图像切片，并通过无线通信链路将所述多维观测图像切片上传至飞艇，用于后续在飞艇上进行多源数据融合；

S8:在飞艇上，将飞艇凝视观测所获得的图像与星上多源数据融合图像、无人机获得的多维观测图像切片进行多源数据融合，以获得艇上多源数据融合图像。

根据本申请的一个实施例，其中，星上多源数据融合图像与艇上多源数据融合图像被直接下发至前方用户。

根据本申请的一个实施例，其中，

遥感卫星平台获得的原始数据通过星地链路下发至地面测控中心，飞艇平台和无人机平台所获得的原始数据通过中继通信卫星转发下发至地面测控中心；

地面测控中心将接收到的原始数据通过地面网络转发至地面运控与遥感中心；

地面运控与遥感中心进行地面数据后处理与图像产品生产，并通过网络分发云为用户提供图像产品。

根据本申请的一个实施例，其中，所述信息交互方法包括应急模式与常规观测模式，

在应急模式下，星上多源数据融合图像与艇上多源数据融合图像被直接下发至前方用户；

在常规观测模式下，遥感卫星平台、飞艇平台和无人机平台所获得的原始数据被下发至地面系统，在地面系统进行数据处理与图像产品生产。

本申请提供的技术方案解决了天临空地协同遥感原型装置的系统结构、资源配置、载荷搭载方案、信息交互流程等问题。

附图说明

下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本申请上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范围。其中：

图1示出了本申请的一个实施例提供的天临空地协同遥感原型装置的示意图。

具体实施方式

为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。

本申请提供的技术方案解决了天临空地协同遥感原型装置的系统结构、资源配置、载荷搭载方案、信息交互流程等问题。

根据本申请的一个实施例提供了一种天临空地协同遥感原型装置，其结构如图1所示，包括：

天基域，包括一颗低分辨遥感卫星、一颗高分辨遥感卫星、一颗中继通信卫星；

临基域，包括一艘飞艇；

空基域，包括一架无人机；

地面域，包括地面系统，该地面系统包括测控地面站、地面测控中心、移动地面站、地面运控与遥感中心、网络分发云(共享网络平台)、用户部门。

下面参照附图，详细描述根据本申请的一个实施例提供的天临空地协同遥感原型装置，其中：

(1)天基域，包括一颗低分辨遥感卫星和一颗高分辨遥感卫星以及一颗通信中继卫星。

低分辨遥感卫星搭载有低分辨可见光/红外/SAR相机、数据处理载荷以及通信载荷，主要完成对观测区域的广域搜索与卫星多源数据在轨融合处理等任务。

高分辨遥感卫星搭载有高分辨率可见光/SAR相机、数据处理载荷、通信载荷，主要用于与低分辨遥感卫星协同组网，根据低分辨遥感卫星观测结果针对局部重点区域进行精细观测，并将精细观测结果上传至低分辨遥感卫星，进行星上多源数据融合，获取观测目标精确信息。

在天临空地协同遥感系统中，多颗遥感卫星通过搭载不同分辨率、不同类型遥感载荷，通过多个卫星间的协同组网观测，实现更宽覆盖范围、更短重访周期与更高定位精度。覆盖范围指标主要取决于遥感载荷视角范围、成像模式、卫星组网星座设计等；重访周期指标取决于卫星轨道设计以及星座组网设计；定位精度指标取决于卫星轨道高度以及成像载荷特性。而在本申请提供的天临空地协同遥感原型装置中，为了使结构最简，在尽量保证更宽覆盖范围、更短重访周期与更高定位精度三个主要指标的基础上最大限度减小遥感卫星组网规模，这样对于体系分析设计与后期验证建设都非常有利。在本申请提供的天临空地协同遥感原型装置中，将遥感卫星简化为两颗，一颗为低分辨遥感卫星，主要搭载宽幅广域普查遥感载荷，保证更宽覆盖范围指标满足要求；另一颗为高分辨遥感卫星，主要搭载高分辨率遥感相机，实现对观测区域的精细详查；通过高分辨遥感卫星以及两颗遥感卫星之间的协同组网观测保证最小原型装置更短重访周期与更高定位精度指标满足要求。

此外，天临空地协同遥感系统只是泛化的给出卫星、飞艇均可按需搭载智能处理与任务规划载荷，进行数据在线多源融合与二次任务规划，但是没有给出具体哪一类卫星或哪一类飞艇、哪一颗卫星或哪一颗飞艇需要承担该项重要任务。本发明提出的原型装置结构将低分辨遥感卫星作为天基卫星的中心节点，搭载在线智能处理载荷和任务规划系统，一方面对高分辨遥感卫星任务进行在轨二次任务规划，另一方面通过星间链路接收高分辨遥感卫星的图像切片进行卫星多源数据在线融合，生成天基多源融合图像，天基多源融合图像可直接发送至地面用户供初步决策，另外通过中继卫星转发发送至飞艇平台，供飞艇平台完成跨域多源多维数据融合与产品生产。

通信卫星主要作为中继节点，实现卫星、飞艇、无人机等信息中继功能。在本申请提供的天临空地协同遥感原型装置中，通信卫星被简化为一颗，搭载通信转发器，作为中继节点，完成卫星、飞艇、无人机以及地面之间的信息透明转发，既体现了天临空地协同遥感系统卫星中继的功能，又能满足最小系统功能验证需求。

天临空地协同遥感系统导航卫星主要为通信与遥感卫星、飞艇和无人机等平台提供高精度定位与授时信息，由于导航卫星主要为各平台提供支撑信息，不直接参与观测与通信，最小原型装置中可以不用单独体现，此处不体现不意味着该功能不具备，各平台搭载接收机接收导航信号，实现各自平台的高精度定位与时统一致性校正。

(2)临基域，包括一艘平流层飞艇，飞艇搭载有可见光相机、数据处理载荷以及通信载荷，一方面完成观测区域的长时间凝视观测，跟踪监视观测区域动态变化情况，另一方面接收来自卫星以及无人机的图像数据，完成艇上多源数据融合与产品生产，为用户提供快速高精度图像产品服务。

平流层飞艇由于部署快、能耗低、驻空时间长，且可灵活搭载通信、遥感等各类载荷，可以获得比卫星更好的视角范围，比无人机更长的观测时间，具有对重点区域的长时间凝视观测与中继通信等功能。天临空地协同遥感系统各平台均按需搭载智能处理类载荷，但并没有详细给出具体哪一颗卫星或哪一艘飞艇作为核心节点完成这部分数据在线处理的重点工作。在本申请的一个实施例提供的天临空地协同遥感原型装置中，通过对业务流程的设计和固化，将飞艇简化为一艘，并将飞艇节点作为原型装置的核心节点，因为该节点位于卫星与无人机、地面系统的中间层，可以实现与其他域平台的灵活通信，另外凝视观测由于时间长，产生的数据量大，处理难度大，传输至其他平台处理需要耗费较多资源，而将卫星、无人机数据传输至飞艇平台进行数据处理相比将飞艇平台数据传输至卫星等平台可以节省更多的通信资源。因此，原型装置提出多源数据在艇融合处理，基于该思路某项目完成了系统验证试验，验证了这一方法的正确性和合理性。

(3)空基域，无人机由于部署快、机动性强，且同样可灵活搭载通信、遥感等各类载荷，可以对观测区域进行抵近精确确认观测，获得比卫星、飞艇更高分辨率的遥感图像。在本申请提供的天临空地协同遥感原型装置中，将无人机集群简化为一架无人机，能够重点关注无人机平台精确确认观测以及与卫星、飞艇组网进行信息共享传输等能力的验证，具体过程为无人机搭载有可见光相机、数据处理载荷以及通信载荷，与卫星、飞艇协同工作，通过对观测区域进行抵近精确确认观测，获得比卫星、飞艇更高分辨率的遥感图像，并通过在线数据处理生成精确确认图像上传至飞艇平台，在飞艇上进行多源数据融合与产品生产。

(4)地面域，包括地面运控与遥感应用中心、地面测控中心、测控地面站、移动地面站、共享网络平台与用户中心等，主要完成用户需求接收与解析、任务规划、指令上注以及各域平台数据接收与处理，数据产品分发等工作，由于地面数据处理资源丰富，可以获得比星上及艇上多源融合更高精度的图像产品。

地面系统主要包括地面运控与遥感应用中心、地面测控中心、测控地面站、移动地面站、共享网络平台与用户中心等，由于天临空地协同遥感系统是一个复杂的大系统，各类地面站、测控中心等根据需要遍布地球上的各个区域，在本申请提供的天临空地协同遥感原型装置中，保留了地面系统最简功能，各分系统均简化为一个，主要完成用户需求接收与解析、任务规划、指令上注以及各域平台数据接收与处理，数据产品分发等工作，由于地面数据处理资源丰富，可以获得比星上及艇上多源融合更高精度的图像产品，地面多源数据融合产品，通过地面网络分发云分发至用户，完成用户任务闭环。

(5)在载荷搭载方面，天临空地协同遥感系统提出各域平台按需搭载遥感类、数据处理类以及通信类载荷，但是并未明确说明什么平台搭载什么载荷。而本申请提供的天临空地协同遥感原型装置中，将低分辨遥感卫星为天基中心节点，并将飞艇平台为多源多维数据融合平台，确定原型装置中每一个平台的功能载荷搭载方案为：低分辨遥感卫星搭载载荷包括：低分辨可见光/红外/SAR相机、任务规划系统、数据处理载荷、通信载荷；高分辨遥感卫星搭载载荷包括高分辨率可见光/SAR相机、数据处理载荷、通信载荷；飞艇搭载载荷包括可见光相机、数据处理载荷、通信载荷；无人机搭载载荷包括可见光相机、数据处理载荷、通信载荷，通过这种搭载方案可以很好的实现原型装置的业务流程验证。

根据本申请的一个实施例，还提供了一种天临空地协同遥感原型装置的信息交互方法。

天临空地协同遥感原型装置可应用于抗震救灾、城市安防、资源普查、应急救援等众多领域，在以下实施例中，以森林火灾监测应用为例，根据本申请的一个实施例提供的天临空地协同遥感原型装置的信息交互方法包括：

S1:由用户部门发起观测需求，经网络分发云上传至地面运控与遥感中心，地面运控与遥感中心的任务规划系统对天、临、空各域资源整合分析，动态规划完成任务可用的卫星、飞艇与无人机资源，生成相应平台的观测任务，并将各平台的观测任务下发给地面测控中心。

S2:地面测控中心根据观测任务，通过测控链路将遥感卫星的观测任务上注至低分辨遥感卫星，将飞艇及无人机的观测任务通过中继卫星转发上注至飞艇及无人机平台。

S3:低分辨遥感卫星接收到地面任务指令后，立即进行任务响应，采用星载遥感载荷对观测区域进行广域成像观测，初步确认火灾发生大致范围。天基域的低分辨卫星对广域搜索图像进行预处理，并根据火灾图像切片进行在轨二次任务规划生成精细详查指令，并将详查指令通过星间链路发送至高分辨遥感卫星。

S4:高分辨率遥感卫星接到任务指令后立即响应，对着火点具体方位进行精细观测，高分辨率遥感卫星对获取的图像数据在线处理生成精细观测图像切片，并通过星间链路上传至低分辨率遥感卫星，进行后续天基多源数据融合。

S5:高分辨遥感卫星接收到低分辨遥感卫星图像切片后，将自身获取的低分辨卫星图像与高分辨遥感卫星上传的精细观测图像切片进行在轨多源数据融合，获取精细图像信息，确定着火点数量与具体位置，当卫星到达与飞艇的可视范围后，将星上多源数据融合图像通过无线链路下传至飞艇平台，用于后续的艇上多源数据融合。

S6:飞艇接收到地面任务指令后，控制相机开机对目标区域进行凝视观测，实时监测火势发展动态。

S7:无人机接收到地面任务指令后，对目标区域进行多维确认，获取人员伤亡等精确信息，无人机对获取的图像数据在线处理生成多维观测图像切片，并通过无线通信链路上传至飞艇平台，用于后续艇上多源数据融合。

S8:卫星、无人机图像均上传至飞艇平台后，飞艇平台将自身凝视观测图像与星上多源数据融合图像、无人机多维观测图像切片进行艇上多源数据融合，获取目标区域高精度图像产品。

S9:星上多源数据融合图像与艇上多源数据融合图像可以直接下发至前方用户，供前方人员指挥决策。

S10:卫星获得的遥感图像原始数据通过星地链路下发至地面测控中心，飞艇、无人机原始数据通过中继卫星转发下发至地面测控中心，地面测控中心接收到各平台原始数据后通过地面网络转发至地面运控与遥感中心，地面运控与遥感中心进行地面数据后处理与图像产品生产，并通过网络分发云为应急中心指挥人员提供高精度图像，由于地面数据处理资源丰富，可以获得比星上及艇上多源融合更高精度的图像产品。

S11:原型装置具备应急支援与常规观测两种应用模式。在应急支援模式下，星上以及艇上多源融合数据直接下发至前方人员，该模式下可以实现用户应急任务的快速响应；常规观测模式下，各平台原始数据下发地面之后，在地面进行数据处理与产品生产，其信息流程相比应急支援模式下的信息流程响应速度较慢，但可以提供高精度图像产品。

为了对天临空地协同遥感原型装置与天临空地协同遥感系统的符合性进行分析，此处给出天临空地协同遥感系统的定义：天临空地协同遥感系统通过规划高、中、低轨通信、遥感卫星，平流层飞艇、无人机、系留气球、地面系统等，整合各域可用资源形成一个无缝连接的整体，通过地面跨域任务规划与管理、在轨自主任务规划等手段使各域资源物尽其用，各取所长，协同配合，实现遥感信息的快速高效获取，体系具有全域协同、跨域组网、快速响应、智能服务等特点。从上文中对本申请提供的天临空地协同遥感原型装置及其信息交互方法的描述可以看到：

在结构上，原型装置保留了天临空地协同遥感系统的典型构型，每个域内均包含了主要的遥感平台与核心载荷，天基域保留了通信卫星、高分辨与低分辨遥感卫星，临基域保留了飞艇平台与凝视观测载荷，空基域保留了无人机平台，地面系统保留了完成体系业务所需的全部地面接收、处理与分发系统。

在功能上，原型装置通过两颗遥感卫星协同观测模拟天临空地协同遥感系统遥感星座协同观测能力；通过一颗中继通信卫星模拟高轨通信卫星星座，模拟与验证天、临、空、地各平台间的中继转发通信能力；通过卫星、飞艇、无人机与地面系统协同组网模拟验证天临空地协同遥感系统跨域组网能力；通过卫星和飞艇搭载智能处理载荷进行在线多源异构数据融合与产品生产模拟验证天临空地协同遥感系统信息智能处理能力；通过地面系统对各域平台下传的原始数据进行事后处理与分发模拟验证天临空地协同遥感系统应用服务能力。

在信息流程上，原型装置全方位模拟了天临空地协同遥感系统从用户需求提出，到地面任务规划、指令上注、各平台协同观测、产品在线与地面处理、产品快速分发的全部信息流程。

在应用模式上，原型装置保留了天临空地协同遥感系统应急支援与常规观测两种观测模式，既可以在平时执行常规观测任务，也可以在紧急情况下实现对观测区域的快速图像获取、多源图像处理与产品分发。

本申请提供的天临空地协同遥感原型装置能够在结构、功能、信息流程以及应用模式上对天临空地协同遥感系统进行全面的模拟，且简化了各域平台内部以及平台之间的组网规模与复杂度。

在某项目中，在室内构建了集成仿真与验证环境对该原型装置系统结构以及信息流程等进行了集成仿真与试验验证，获取了验证指标测试值，并基于指标测试结果完成了装置效能评估，经定量评估验证了所建装置综合性能良好，证明了所建装置的科学性和合理性。

另外，本发明提出的天临空地协同遥感系统原型装置中各域载荷搭载平台如卫星、飞艇、航空飞机、小型无人机数量可根据实际需求进行增加，各平台搭载的载荷类型和数量也可进行动态适配。由于系统本身的复杂性以及天临空地协同遥感系统的日益拓展，本发明提出的体系构建方法还可通过进一步细化任务要求，针对不同任务设计对应的体系构型，配置合理的载荷资源，确保以最少的体系开销达到最佳对地观测效果。

本发明提出的天临空地协同遥感系统原型装置在结构上对原体系进行了的简化的同时，最大限度保留了原体系资源构成以及相关能力，原型装置的研究与应用在天临空地协同遥感领域具有非常广阔的应用前景，研究人员通过对原型系统的建模分析、试验验证以及效能评估可以间接实现对天临空地系统遥感体系的研究验证与评估，进而为体系改进设计、试验验证以及建设实施奠定基础。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种天临空地协同遥感原型装置，包括：

天基域，包括一颗低分辨遥感卫星、一颗高分辨遥感卫星、一颗中继通信卫星，所述高分辨遥感卫星与所述低分辨遥感卫星协同组网，所述高分辨遥感卫星根据所述低分辨遥感卫星的观测结果进行精细观测，并将精细观测结果上传至所述低分辨遥感卫星，并在所述低分辨遥感卫星上进行星上多源数据融合；

临基域，包括一艘飞艇；

空基域，包括一架无人机；

地面域，包括地面系统，所述地面系统包括测控地面站、地面测控中心、移动地面站、地面运控与遥感中心、网络分发云、用户部门；

所述低分辨遥感卫星、所述高分辨遥感卫星、所述飞艇、所述无人机以及所述地面系统形成天临空地跨域组网通信网络，

其中，所述低分辨遥感卫星，用于完成对观测区域的广域搜索；所述低分辨遥感卫星搭载有任务规划系统，用于进行在轨二次任务规划，以生成详查指令，并将详查指令发送至所述高分辨遥感卫星；所述低分辨遥感卫星搭载有在线智能处理载荷，并作为天基域的中心节点，用于完成在轨星上多源数据融合，得到星上多源数据融合图像，星上多源数据融合图像一方面能够被下传至所述飞艇用于艇上多源数据融合，一方面能够被直接下发至前方用户用于应急决策；

其中，所述中继通信卫星作为中继节点，用于完成所述低分辨遥感卫星、所述高分辨遥感卫星、所述飞艇、所述无人机以及所述地面系统之间的信息转发，

其中，所述飞艇用于对观测区域凝视观测，并作为天临空地协同遥感原型装置的中心节点接收来自所述低分辨遥感卫星、所述高分辨遥感卫星、以及所述无人机的图像数据，完成艇上多源数据融合，得到艇上多源数据融合图像，艇上多源数据融合图像能够被直接下传至前方用户用于应急决策，

其中，所述无人机用于对重点观测区域进行抵近多维确认，生成观测图像，并将观测图像经过处理后上传至飞艇。

2.根据权利要求1所述的天临空地协同遥感原型装置，其中，所述低分辨遥感卫星搭载有低分辨相机、数据处理载荷以及通信载荷。

3.根据权利要求1所述的天临空地协同遥感原型装置，其中，所述高分辨遥感卫星搭载有高分辨率相机、数据处理载荷以及通信载荷。

4.根据权利要求1所述的天临空地协同遥感原型装置，其中，所述飞艇上搭载有可见光相机、数据处理载荷以及通信载荷。

5.根据权利要求1所述的天临空地协同遥感原型装置，其中，所述无人机上搭载有可见光相机，用于对观测区域进行抵近精确确认观测，并获得分辨率比所述低分辨遥感卫星、所述高分辨遥感卫星、以及所述无人机所获得的图像数据的分辨率更高的遥感图像，所述无人机上还搭载有数据处理载荷以及通信载荷。

6.根据权利要求1所述的天临空地协同遥感原型装置，其中，测控地面站、地面测控中心、移动地面站、地面运控与遥感中心、网络分发云、用户部门的数量均为一个。

7.一种根据权利要求1所述的天临空地协同遥感原型装置的信息交互方法，包括：

S1:由用户部门发起观测需求，经网络分发云上传至地面运控与遥感中心，地面运控与遥感中心的任务规划系统生成各个平台的观测任务，并将各个平台的观测任务下发给地面测控中心；

S2:所述地面测控中心根据观测任务，通过测控链路将遥感卫星平台的观测任务上注至低分辨遥感卫星，将飞艇平台的观测任务通过所述中继通信卫星转发上注至所述飞艇，将无人机平台的观测任务通过所述中继通信卫星转发上注至所述无人机；

S3:所述低分辨遥感卫星接收到地面任务指令后，对观测区域进行广域成像观测以获得低分辨卫星图像，并根据所获得的低分辨卫星图像进行在轨二次任务规划，生成详查指令，并将详查指令发送至所述高分辨遥感卫星；

S4:高分辨率遥感卫星接到详查指令后，对目标位置进行精细观测以获得高分辨卫星图像，并通过星间链路将高分辨卫星图像上传至所述低分辨遥感卫星；

S5:在所述低分辨遥感卫星上，将所述低分辨遥感卫星获得的低分辨卫星图像与所述高分辨遥感卫星获得的高分辨卫星图像进行在轨多源数据融合以获得星上多源数据融合图像，以确定目标的位置，当低分辨遥感卫星到达与飞艇的可视范围后，将星上多源数据融合图像通过无线链路下传至飞艇，用于后续在飞艇上进行多源数据融合；

S6:飞艇接收到地面任务指令后，对目标区域进行凝视观测；

S7:无人机接收到地面任务指令后，对目标区域进行多维确认，生成多维观测图像切片，并通过无线通信链路将所述多维观测图像切片上传至飞艇，用于后续在飞艇上进行多源数据融合；

S8:在飞艇上，将飞艇凝视观测所获得的图像与星上多源数据融合图像、无人机获得的多维观测图像切片进行多源数据融合，以获得艇上多源数据融合图像。

8.根据权利要求7所述的信息交互方法，其中，

星上多源数据融合图像与艇上多源数据融合图像被直接下发至前方用户。

9.根据权利要求7所述的信息交互方法，其中，

遥感卫星平台获得的原始数据通过星地链路下发至地面测控中心，飞艇平台和无人机平台所获得的原始数据通过中继通信卫星转发下发至地面测控中心；

地面测控中心将接收到的原始数据通过地面网络转发至地面运控与遥感中心；

地面运控与遥感中心进行地面数据后处理与图像产品生产，并通过网络分发云为用户提供图像产品。

10.根据权利要求7所述的信息交互方法，其中，所述信息交互方法包括应急模式与常规观测模式，

在应急模式下，星上多源数据融合图像与艇上多源数据融合图像被直接下发至前方用户；

在常规观测模式下，遥感卫星平台、飞艇平台和无人机平台所获得的原始数据被下发至地面系统，在地面系统进行数据处理与图像产品生产。

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