CN118091549A - 一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于星载被动微波遥感技术领域，公开了一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统及成像方法。本发明中多个数据获取子系统和一个综合成像系统通过空间站机械臂进行拼接组装后得到星载大规模综合孔径微波辐射成像系统；数据获取子系统用于接收该数据获取子系统对应的观测场景中的微波辐射信号，并得到对应的中频数字信号；综合成像系统用于接收来自所有的数据获取子系统的中频数字信号，并得到整个观测场景的综合孔径微波辐射图像。本发明可获取更高的空间分辨，具有较高的工程可行性，能够降低对卫星平台在姿态保持和阵面保持等方面的要求，可降低对卫星平台的性能要求，提高在轨寿命。

Description

一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统及成像方法

技术领域

本发明属于星载被动微波遥感技术领域，更具体地，涉及一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统及成像方法。

背景技术

微波辐射成像系统（亦称微波辐射计）是星载被动微波遥感卫星的重要载荷，主要应用于陆地遥感、海洋遥感和大气遥感等，主要获取全球重要的物理参量，比如土壤湿度、海洋盐度、海表温度、大气温湿度等。目前，星载微波辐射成像系统主流体制主要有实孔径微波辐射成像系统和综合孔径微波辐射成像系统。在星载微波辐射成像系统中，空间分辨率是星载微波辐射成像系统的关键指标之一。正因如此，上世纪八十年代，瑞士伯尔尼大学应用物理学院的Schanda教授将射电天文学“孔径综合”的思想引入被动微波遥感领域，提出了综合孔径微波辐射成像技术，其有效地解决了传统实孔径微波辐射成像系统口径有限、机械扫描困难等问题，大大提高了观测的空间分辨率，因而成为近年来被动微波遥感的一个发展方向。

在综合孔径微波辐射成像系统中，其空间分辨率在综合孔径微波辐射成像系统是以系统硬件和信号处理复杂度为代价的。对于大型综合孔径微波辐射成像系统而言，由于天线单元和接收机通道数目巨大，系统硬件结构和信号处理复杂度将非常巨大；同时，大规模天线阵列带来的重量增加以及天线形变等因素制约了综合孔径微波辐射成像系统的规模，进而限制了其进一步提高空间分辨率。此外，对于大规模综合孔径微波辐射成像系统而言，大的体积和重量对于卫星发射也提出了巨大的挑战。近几年来，为了进一步提升星载综合孔径微波辐射成像系统的空间分辨率，提出了星载分布式综合孔径微波辐射成像系统，即通过多颗小卫星搭载多个小型综合孔径微波辐射成像系统，通过多颗小卫星平台构成一个长基线，从而进一步获得更高空间分辨率的微波辐射图像。但是这种星载分布式综合孔径微波辐射成像系统对于小卫星平台提供了苛刻的要求，需所有小卫星平台保持一个阵面，对小卫星的三轴指向和控制精度提出了极高的要求，目前几乎是不可实现的。

综上所述，现有体制的星载微波辐射成像系统由于大阵列天线、笨重的扫描平台或复杂的系统硬件结构和信号处理，或高精度指向控制的小卫星平台等因素限制了其进一步提高空间分辨率。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统及成像方法，解决现有技术中的星载微波辐射成像的空间分辨率难以进一步提高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，包括：多个数据获取子系统和一个综合成像系统；每个所述数据获取子系统均与所述综合成像系统连通，多个所述数据获取子系统和一个所述综合成像系统通过空间站机械臂进行拼接组装后，得到星载大规模综合孔径微波辐射成像系统；

所述数据获取子系统用于接收该数据获取子系统对应的观测场景中的微波辐射信号，并得到对应的中频数字信号；

所述综合成像系统用于接收来自所有的所述数据获取子系统的中频数字信号，并得到整个观测场景的综合孔径微波辐射图像。

优选的，每个所述数据获取子系统均包括：天线阵列、接收机通道阵列、信号采集分系统和通信分系统；所述通信分系统分别与所述接收机通道阵列、所述信号采集分系统连通；

所述天线阵列用于接收微波辐射信号，并传输至所述接收机通道阵列；所述接收机通道阵列用于接收所述微波辐射信号，输出中频模拟信号；所述信号采集分系统用于对所述中频模拟信号进行模数转换，输出中频数字信号；所述通信分系统用于与所述接收机通道阵列、所述信号采集分系统进行数据之间的交换，交换的数据包括所述接收机通道阵列的状态和控制信息，以及所述信号采集分系统输出的中频数字信号；

所述综合成像系统包括：综合通信系统、相关处理系统和亮温图像重构系统；所述综合通信系统与所有的所述数据获取子系统中的所述通信分系统均连通；

所述综合通信系统用于与所有的所述数据获取子系统进行信息交互，并用于与所述相关处理系统进行数据之间的交换；所述相关处理系统用于对接收的所有中频数字信号进行相关处理，输出所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵；所述亮温图像重构系统用于对所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵进行反演，输出综合孔径微波辐射图像。

优选的，所述天线阵列包括多个天线单元，多个所述天线单元均为微带天线或均为喇叭天线，多个所述天线单元组成“十”字型天线阵；所述“十”字型天线阵包括四个天线臂和一个中间天线单元，每个所述天线臂包括N个天线单元，所述“十”字型天线阵包括4N+1个所述天线单元，所有的所述天线单元均等间距布设。

优选的，所述接收机通道阵列包括4N+1个接收机通道，每个所述接收机通道分别与一个所述天线单元相连接；每个所述接收机通道通过射频前端对所述微波辐射信号依次进行放大、滤波、下变频、中频放大、中频滤波和IQ解调，输出所述中频模拟信号。

优选的，所述信号采集分系统包括8N+2个模数转换器，每两个所述模数转换器对应一个所述接收机通道；每两个所述模数转换器分别对一个所述接收机通道输出的所述中频模拟信号中的I路信号和Q路信号进行模数转换，得到所述中频数字信号。

优选的，所述相关处理系统针对每个所述数据获取子系统，对该数据获取子系统输出的中频数字信号进行相关处理，得到该数据获取子系统对应的相关矩阵；

所述相关处理系统针对所有的所述数据获取子系统，对不同数据获取子系统输出的中频数字信号进行相关处理，得到不同数据获取子系统之间的相关矩阵；

所述相关处理系统结合每个数据获取子系统对应的相关矩阵以及不同数据获取子系统之间的相关矩阵，得到所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵。

优选的，每个所述数据获取子系统能够折叠收纳成一个规则体，所述规则体装载后发射运送至空间站；所述空间站机械臂取出多个所述规则体展开后进行在轨拼接组装。

优选的，所述规则体为规则的长方体。

优选的，多个所述数据获取子系统利用所述空间站机械臂按照预设规则进行拼接组装；所述预设规则为以预设的“Y”、“T”、“十”或“田”字型结构作为拼装组装的目标结构。

另一方面，本发明提供一种星载大规模综合孔径微波辐射成像方法，包括以下步骤：

利用空间站机械臂将多个数据获取子系统和一个综合成像系统进行拼接组装，得到上述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统；

利用所述数据获取子系统中的天线阵列接收微波辐射信号，并传输至所述数据获取子系统中的接收机通道阵列；利用所述接收机通道阵列接收所述微波辐射信号，输出中频模拟信号；利用所述数据获取子系统中的信号采集分系统对所述中频模拟信号进行模数转换，输出中频数字信号；

利用所有所述数据获取子系统中的通信分系统和所述综合成像系统的综合通信系统，将所有所述数据获取子系统得到的中频数字信号均发送至所述综合成像系统；利用所述综合成像系统中相关处理系统对接收的所有中频数字信号进行相关处理，得到所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵；利用所述综合成像系统中的亮温图像重构系统对所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵进行反演，输出综合孔径微波辐射图像。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

（1）本发明利用空间站机械臂对一个综合成像系统以及多个相同的数据获取子系统进行拼接组装，得到星载大规模综合孔径微波辐射成像系统。相对于传统一次性发射的综合孔径微波辐射被动成像系统而言，本发明基于组装能够得到超大规模的星载综合孔径微波辐射被动成像系统，具有更大更稳定的天线阵列规模，因此本发明可获取更高的空间分辨，且具有较高的工程可行性。相对于基于多个小卫星的分布式综合孔径微波辐射被动成像系统，由于本发明采用的是由多个子系统通过硬连接组成一个更大的系统的方式，因此本发明能够降低对卫星平台在姿态保持和阵面保持等方面的要求，进而可降低对卫星平台的性能要求，提高在轨寿命。

（2）本发明中的每个数据获取子系统在地面可以先折叠收纳成一个规则体，便于大批量发射，通过货运飞船运输至空间站，在空间站利用空间站机械臂取出多个规则体展开后进行在轨拼接组装，并最终得到星载大规模综合孔径微波辐射成像系统。本发明便于火箭有效载荷的安装和发射。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统的框架示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统中的数据获取子系统的框架示意图；

图3为数据获取子系统包含的天线阵列的示意图，其中每个圆圈表示一个天线单元；

图4为图3所示天线阵列的几何物理分布图；

图5为图3所示天线阵列对应的UV采样点分布图；

图6为本发明实施例1提供的一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的天线阵列的示意图；

图7为图6所示天线阵列的几何物理分布图；

图8为图6所示天线阵列对应的UV采样点分布图。

其中，100-数据获取子系统、200-综合成像系统；

110-天线阵列、120-接收机通道阵列、130-信号采集分系统、140-通信分系统；

210-综合通信系统、220-相关处理系统、230-亮温图像重构系统。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

实施例1提供一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，参见图1，包括：多个数据获取子系统100和一个综合成像系统200；每个所述数据获取子系统100均与所述综合成像系统200连通，多个所述数据获取子系统100和一个所述综合成像系统200通过空间站机械臂进行拼接组装后，得到星载大规模综合孔径微波辐射成像系统。所述数据获取子系统100用于接收该数据获取子系统对应的观测场景中的微波辐射信号，并得到对应的中频数字信号。所述综合成像系统200用于接收来自所有的所述数据获取子系统100的中频数字信号，并得到整个观测场景的综合孔径微波辐射图像。

即实施例1由一个所述综合成像系统200以及多个完全相同的所述数据获取子系统100在空间站利用空间站机械臂组装而成。

其中，参见图1和图2，每个所述数据获取子系统100均包括：天线阵列110、接收机通道阵列120、信号采集分系统130和通信分系统140；所述通信分系统140分别与所述接收机通道阵列120、所述信号采集分系统130连通。

所述天线阵列110用于接收微波辐射信号，并传输至所述接收机通道阵列120；所述接收机通道阵列120用于接收所述微波辐射信号，输出中频模拟信号；所述信号采集分系统130用于对所述中频模拟信号进行模数转换，输出中频数字信号；所述通信分系统140用于与所述接收机通道阵列120、所述信号采集分系统130进行数据之间的交换，交换的数据包括所述接收机通道阵列120的状态和控制信息，以及所述信号采集分系统140输出的中频数字信号。

参见图1，所述综合成像系统包括：综合通信系统210、相关处理系统220和亮温图像重构系统230；所述综合通信系统210与所有的所述数据获取子系统100中的所述通信分系统140均连通。

所述综合通信系统210用于与所有的所述数据获取子系统100进行信息交互，并用于与所述相关处理系统220进行数据之间的交换；所述相关处理系统220用于对接收的所有中频数字信号进行相关处理，输出所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵；所述亮温图像重构系统230用于对所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵进行反演，输出综合孔径微波辐射图像。

具体的，多个所述数据获取子系统100利用所述空间站机械臂按照预设规则进行拼接组装；所述预设规则为以预设的“Y”、“T”、“十”或“田”等字型结构作为拼装组装的目标结构。

每个所述数据获取子系统100能够折叠收纳成一个规则体，所述规则体装载后发射运送至空间站；所述空间站机械臂取出多个所述规则体展开后进行在轨拼接组装。

例如，每个所述数据获取子系统100能够折叠收纳成一个规则的长方体，多个规则的长方体可以进一步合成一个大的规则体，便于货运飞船的装载，发射运送至空间站。在空间站利用空间站机械臂取出多个规则体展开后在轨拼接组装，结合所述综合成像系统200最终组装得到星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，完成组装后得到的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统可以进一步变轨至指定轨道，以便对地观测。

下面对各组成器件或结构分别进行说明。

（1）天线阵列。

所述天线阵列110用于接收微波辐射信号，并传输至所述接收机通道阵列120。

具体的，所述天线阵列110包括多个天线单元，多个所述天线单元均为微带天线或均为喇叭天线，单个所述天线单元可接收自然场景的微波热辐射信号或人工源信号，多个所述天线单元可组成“十”字型或其他规则的天线阵。以“十”字型为例，所述“十”字型天线阵包括四个天线臂和一个中间天线单元，每个所述天线臂包括N个天线单元，所述“十”字型天线阵包括4N+1个所述天线单元，所有的所述天线单元均等间距布设。

（2）接收机通道阵列。

所述接收机通道阵列120用于接收所述微波辐射信号，输出中频模拟信号。

具体的，所述接收机通道阵列120包括4N+1个接收机通道，每个所述接收机通道分别与一个所述天线单元相连接。每个所述接收机通道主要包括低噪声放大器、功率放大器、射频滤波器、下变频器、中频放大器、中频滤波器等，其主要功能是将射频信号下变频至中频信号。应用中，每个所述接收机通道通过射频前端对所述微波辐射信号依次进行放大、滤波、下变频、中频放大、中频滤波和IQ解调，输出所述中频模拟信号。

（3）信号采集分系统。

所述信号采集分系统130用于对所述中频模拟信号进行模数转换，输出中频数字信号。

具体的，所述信号采集分系统130包括8N+2个模数转换器（A/D），每两个所述模数转换器对应一个所述接收机通道；每两个所述模数转换器分别对一个所述接收机通道输出的中频模拟信号中的I路信号和Q路信号进行模数转换，得到所述中频数字信号。

（4）通信分系统。

所述通信分系统140主要用于与所述信号采集分系统130进行数据之间的交换，交换的数据为所述信号采集分系统140输出的中频数字信号。进而，所述通信分系统140可以将中频数字信号传输至所述综合成像系统200。

此外，所述通信分系统140还可用于与所述接收机通道阵列120进行数据之间的交换，交换的数据为所述接收机通道阵列120的状态和控制信息。

根据应用需要，所述通信分系统140还可以传输系统状态、姿态等其他重要信息。

（5）综合通信系统。

所述综合通信系统210用于与所有的所述数据获取子系统100中的通信分系统140进行信息交互，以接收中频数字信号，并将接收的中频数字信号传输至所述相关处理系统220。

（6）相关处理系统。

所述相关处理系统220用于对接收的所有中频数字信号进行相关处理，输出所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵。

具体的，所述相关处理系统220针对每个所述数据获取子系统，对该数据获取子系统输出的中频数字信号进行相关处理，得到该数据获取子系统对应的相关矩阵。所述相关处理系统220针对所有的所述数据获取子系统，对不同数据获取子系统输出的中频数字信号进行相关处理，得到不同数据获取子系统之间的相关矩阵。所述相关处理系统220结合每个数据获取子系统对应的相关矩阵以及不同数据获取子系统之间的相关矩阵，得到所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵。

即利用所述相关处理系统220最终获得所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统中所有天线单元的相关矩阵。

（7）亮温图像重构系统。

所述亮温图像重构系统230用于对所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵进行反演，输出综合孔径微波辐射图像。

即所述亮温图像重构系统230采用图像重构算法处理所述相关处理系统220输出的相关矩阵，反演出观测场景的微波辐射亮温图像。

下面结合具体参数，对本发明做进一步的说明。

所述数据获取子系统中的天线阵列按照一定规则的分布，以获取观测场景的微波辐射信号。参见图3，以“十”字型的天线阵列分布为例，四个天线臂的数目通常是一样的，其单臂天线数目为N（例如N取6），单个天线阵列一共包含4N+1（即25）个天线单元，中心工作频点为f=1.4GHz，归一化相邻天线单元间距为（例如，d取0.8个波长），/>表示X轴方向的归一化相邻天线单元间距，/>表示Y轴方向的归一化相邻天线单元间距。所述数据获取子系统中的天线阵列在X轴的总长度可以表示为/>波长(即0.8个波长/>6/>2=9.6个波长)，在Y轴的总长度可以表示为/>波长(即0.8个波长/>6/>2=9.6个波长)，所述数据获取子系统的瞬时视场由相邻天线单元间距决定，X轴视场为，Y轴视场为/>，其中，asin表示反三角函数中的反正弦。

图4为图3所示天线阵列的几何物理分布图，中心工作频点f=1.4GHz，中心波长λ=C/f=0.2143米，其中C为光速，因此，所述数据获取子系统中的天线阵列在X轴、Y轴的总长度均约为2米，天线阵列的单臂长度约为1米，归一化相邻天线单元间距d等于0.1714米。对于图4中作为样例的“十”字型的天线阵列，以中间天线单元为基准点，四个天线臂折叠后整个系统可收纳为一个体积约为1米0.2米/>0.2米的规则的长方体。

图5为图3中的所述数据获取子系统中的天线阵列对应的UV采样点分布图。UV采样点是通过将图3中所有天线单元两两相减得到相对距离作波长归一化处理后得到的，也称为“基线”，是观测亮温场景的空间频域采样，所述数据获取子系统的角分辨率由最长基线决定。

图5中的横轴和纵轴分别是相对于相邻天线单元间距的归一化长度，其是通过图3中所有天线单元两两相减得到的，即图5中数据的单位是归一化相邻天线单元间距，d取0.8个波长（λ），横轴用U表示，纵轴用V表示，图形称为天线阵列的UV采样点分布。UV采样点的坐标为（Rx_i-Rx_j,Ry_i-Ry_j），其中（Rx_i，Ry_i）表示第i个天线单元的归一化坐标，（Rx_j，Ry_j）表示第j个天线单元的归一化坐标，i,j=1、…、4N+1。在所述数据获取子系统的基础上，结合所述综合成像系统通过组装能够得到所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统。

图6为所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的天线阵列的示意图，所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统沿X轴和Y轴布设了MxMy个所述数据获取子系统，以Mx=My=10为例，所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统包含的总的天线单元的数目为（4N+1）/>Mx/>My（即2500个），所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统包含的天线阵列在X轴的总长度lx可以表示为d/>2/>N/>Mx+(Mx-1)/> d=129d(即103.2个波长)，在Y轴的总长度为ly可以表示为d/>2/>N/>My+(My-1)/> d=129d(即103.2个波长)。图6中数据的单位是归一化相邻天线单元间距/>，d取0.8个波长（λ），若以波长为单位，则对应103.2个波长。

图7为图6所示天线阵列的几何物理分布图，将波长λ=0.2143米代入计算可得到天线阵列的物理长度，如图7所示，可见，所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统包含的天线阵列在X轴、Y轴的总长度均约为22.11米。

图8为图6中的所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统包含的天线阵列对应的UV采样点分布图，横轴用U表示，纵轴用V表示，单位是归一化相邻天线单元间距，该图形称为天线阵列的UV采样点分布。UV采样点是通过将图6中所有的天线单元两两相减得到相对距离作波长归一化处理后得到的。图8所示的UV采样点分布近似为正方形分布，所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统的角分辨率由最长基线决定。图8中UV采样点的坐标为（Rx_i-Rx_j,Ry_i-Ry_j），其中（Rx_i，Ry_i）表示第i个天线单元的归一化坐标，（Rx_j，Ry_j）表示第j个天线单元的归一化坐标，i,j=1、…、(4N+1)/>Mx/>My。

实施例2：

实施例2提供一种星载大规模综合孔径微波辐射成像方法，包括以下步骤：

利用空间站机械臂将多个数据获取子系统和一个综合成像系统进行拼接组装，得到如实施例1所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统；

利用所述数据获取子系统中的天线阵列接收微波辐射信号，并传输至所述数据获取子系统中的接收机通道阵列；利用所述接收机通道阵列接收所述微波辐射信号，输出中频模拟信号；利用所述数据获取子系统中的信号采集分系统对所述中频模拟信号进行模数转换，输出中频数字信号；

利用所有所述数据获取子系统中的通信分系统和所述综合成像系统的综合通信系统，将所有所述数据获取子系统得到的中频数字信号均发送至所述综合成像系统；利用所述综合成像系统中相关处理系统对接收的所有中频数字信号进行相关处理，得到所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵；利用所述综合成像系统中的亮温图像重构系统对所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵进行反演，输出综合孔径微波辐射图像。

实施例2提供的是一种与实施例1提供的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统所对应的成像方法，利用实施例1提供的成像系统实现成像。实施例2中的步骤与实施例1中各器件的功能相对应，因此可以参见实施例1进行理解，在此不再赘述。

综上，本发明为高分辨率星载微波被动遥感和星载综合孔径微波辐射成像技术提供了一种新的解决方案，本发明提出的一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统及成像方法不仅具有高空间分辨率，还降低了对卫星平台的性能要求，可用于地球被动微波遥感、目标探测、电子侦察等领域，其具有广阔的应用前景。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，包括：多个数据获取子系统和一个综合成像系统；每个所述数据获取子系统均与所述综合成像系统连通，多个所述数据获取子系统和一个所述综合成像系统通过空间站机械臂进行拼接组装后，得到星载大规模综合孔径微波辐射成像系统；

所述数据获取子系统用于接收该数据获取子系统对应的观测场景中的微波辐射信号，并得到对应的中频数字信号；

所述综合成像系统用于接收来自所有的所述数据获取子系统的中频数字信号，并得到整个观测场景的综合孔径微波辐射图像。

2.根据权利要求1所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，每个所述数据获取子系统均包括：天线阵列、接收机通道阵列、信号采集分系统和通信分系统；所述通信分系统分别与所述接收机通道阵列、所述信号采集分系统连通；

所述天线阵列用于接收微波辐射信号，并传输至所述接收机通道阵列；所述接收机通道阵列用于接收所述微波辐射信号，输出中频模拟信号；所述信号采集分系统用于对所述中频模拟信号进行模数转换，输出中频数字信号；所述通信分系统用于与所述接收机通道阵列、所述信号采集分系统进行数据之间的交换，交换的数据包括所述接收机通道阵列的状态和控制信息，以及所述信号采集分系统输出的中频数字信号；

所述综合成像系统包括：综合通信系统、相关处理系统和亮温图像重构系统；所述综合通信系统与所有的所述数据获取子系统中的所述通信分系统均连通；

所述综合通信系统用于与所有的所述数据获取子系统进行信息交互，并用于与所述相关处理系统进行数据之间的交换；所述相关处理系统用于对接收的所有中频数字信号进行相关处理，输出所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵；所述亮温图像重构系统用于对所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵进行反演，输出综合孔径微波辐射图像。

3.根据权利要求2所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，所述天线阵列包括多个天线单元，多个所述天线单元均为微带天线或均为喇叭天线，多个所述天线单元组成“十”字型天线阵；所述“十”字型天线阵包括四个天线臂和一个中间天线单元，每个所述天线臂包括N个天线单元，所述“十”字型天线阵包括4N+1个所述天线单元，所有的所述天线单元均等间距布设。

4.根据权利要求3所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，所述接收机通道阵列包括4N+1个接收机通道，每个所述接收机通道分别与一个所述天线单元相连接；每个所述接收机通道通过射频前端对所述微波辐射信号依次进行放大、滤波、下变频、中频放大、中频滤波和IQ解调，输出所述中频模拟信号。

5.根据权利要求4所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，所述信号采集分系统包括8N+2个模数转换器，每两个所述模数转换器对应一个所述接收机通道；每两个所述模数转换器分别对一个所述接收机通道输出的所述中频模拟信号中的I路信号和Q路信号进行模数转换，得到所述中频数字信号。

6.根据权利要求2所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，所述相关处理系统针对每个所述数据获取子系统，对该数据获取子系统输出的中频数字信号进行相关处理，得到该数据获取子系统对应的相关矩阵；

所述相关处理系统针对所有的所述数据获取子系统，对不同数据获取子系统输出的中频数字信号进行相关处理，得到不同数据获取子系统之间的相关矩阵；

所述相关处理系统结合每个数据获取子系统对应的相关矩阵以及不同数据获取子系统之间的相关矩阵，得到所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵。

7.根据权利要求1所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，每个所述数据获取子系统能够折叠收纳成一个规则体，所述规则体装载后发射运送至空间站；所述空间站机械臂取出多个所述规则体展开后进行在轨拼接组装。

8.根据权利要求7所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，所述规则体为规则的长方体。

9.根据权利要求1所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统，其特征在于，多个所述数据获取子系统利用所述空间站机械臂按照预设规则进行拼接组装；所述预设规则为以预设的“Y”、“T”、“十”或“田”字型结构作为拼装组装的目标结构。

10.一种星载大规模综合孔径微波辐射成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用空间站机械臂将多个数据获取子系统和一个综合成像系统进行拼接组装，得到如权利要求1-9中任一项所述的星载大规模综合孔径微波辐射成像系统；

利用所述数据获取子系统中的天线阵列接收微波辐射信号，并传输至所述数据获取子系统中的接收机通道阵列；利用所述接收机通道阵列接收所述微波辐射信号，输出中频模拟信号；利用所述数据获取子系统中的信号采集分系统对所述中频模拟信号进行模数转换，输出中频数字信号；

利用所有所述数据获取子系统中的通信分系统和所述综合成像系统的综合通信系统，将所有所述数据获取子系统得到的中频数字信号均发送至所述综合成像系统；利用所述综合成像系统中相关处理系统对接收的所有中频数字信号进行相关处理，得到所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵；利用所述综合成像系统中的亮温图像重构系统对所述星载大规模综合孔径微波辐射成像系统对应的相关矩阵进行反演，输出综合孔径微波辐射图像。