專利名稱：在表面上方的高度可變時(shí)優(yōu)化旁視傳感器的運(yùn)行的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的用于在待檢測(cè)表面上方的高度 可變時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器的運(yùn)行的方法.
背景技術(shù)：
活動(dòng)的旁視傳感器或旁視儀器基于借助RADAR ( Radiowave Detection And Ranging,無(wú)線波檢測(cè)和測(cè)距)或UDAR(Lightwave Range And Detection,光波測(cè)距和檢測(cè))進(jìn)行運(yùn)行時(shí)間測(cè)量的原理來(lái) 工作，并且例如用于借助衛(wèi)星來(lái)對(duì)地球表面進(jìn)行測(cè)量和成像.這種活 動(dòng)旁視傳感器的一個(gè)實(shí)例是合成孔徑雷達(dá)(SAR)系統(tǒng)，該系統(tǒng)也稱為 旁視雷達(dá).SAR系統(tǒng)按照以下方式運(yùn)行，即以限定的時(shí)間間隔在待檢測(cè) 表面的方向上通過(guò)短程運(yùn)動(dòng)的天線交替地發(fā)射脈沖信號(hào)，并且接收回 波信號(hào)，也就是被掃描過(guò)的表面反射的脈沖信號(hào)。對(duì)于每個(gè)被天線照 射和掃描的區(qū)域，由SAR處理器通過(guò)對(duì)回波信號(hào)的相應(yīng)數(shù)據(jù)處理來(lái)計(jì) 算出掃描過(guò)的對(duì)象的圖像.
諸如SAR系統(tǒng)的旁視傳感器用其發(fā)射的脈沖信號(hào)照射與飛行方向 垂直的待檢測(cè)或待測(cè)量表面(或大氣體)的區(qū)域或條紋(swath)，并 且從與飛行方向垂直的待檢測(cè)或待測(cè)量表面(或大氣體)的區(qū)域或條 紋(swath)接收由波信號(hào).在傳感器的整個(gè)飛行軌道期間，傳感器的 視向通常保持相同，也就是說(shuō)該視向通常與所發(fā)射的脈沖信號(hào)(掃描 射線)的方向相同，例如根據(jù)相對(duì)于飛行和天底點(diǎn)方向的取向.即使 定義了可自由選擇(例如借助相控的RADAR天線)的不同條紋(視角 區(qū)域)，每個(gè)條紋本身在傳感器圍繞待測(cè)量天體的整個(gè)飛行(軌逸) 期間的取向保持不變.但是，旁視傳感器和待檢測(cè)表面之間的距離發(fā) 生變化，該待檢測(cè)表面在橢圃軌道上并且圍繞非球?qū)ΨQ的天體，這可 以在圖l中識(shí)別出來(lái)。
因此，在拍攝或掃描期間的時(shí)間性能極大地取決于測(cè)量表面上方 的高度以及取決于待檢測(cè)區(qū)域.例如，如果活動(dòng)的旁視傳感器運(yùn)行為
4使得交替地發(fā)射脈沖信號(hào)并且只能在發(fā)射間隙期間接收回波信號(hào)，則
必須始終匹配脈沖重復(fù)頻率(PRF'. Pulse Repetition Frequency)， 也就是在軌道期間發(fā)射脈沖信號(hào)的頻率.但是這大大提高了控制掃描 的復(fù)雜度.在例如由旁視傳感器發(fā)射的掃描射線在待測(cè)量表面上的入 射角是從20。到55。的待檢測(cè)覆蓋區(qū)域中，設(shè)置多個(gè)重疊的、單個(gè)可選 的條故，這些條紋就入射角或視角來(lái)說(shuō)的位置在整個(gè)軌道期間近似保 持不變，基于信號(hào)運(yùn)行時(shí)的PRF的可能值在軌道期間變化.通常不可 能得到每個(gè)條紋(swath)的固定PRF.

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)趙在于提供一種用于在待檢測(cè)表面上 方的高度可變時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器的運(yùn)行的方法.
該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種具有本發(fā)明特征的用于在待檢測(cè)表面上方的 高度可變時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器的運(yùn)行的方法來(lái)解決.
本發(fā)明的一個(gè)基本思想在于，依據(jù)所確定的旁視傳感器的高度通 過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)由旁視傳感器發(fā)射的用于掃描待檢測(cè)表面的掃描射 線，使得待檢測(cè)表面在旁視傳感器的軌道期間的變化得到減小.換句 話說(shuō)，本發(fā)明提議將用于校準(zhǔn)旁視傳感器的天線的滾動(dòng)規(guī)則用于確定 待檢測(cè)表面的要照射的條紋.由此與剛性的天線校準(zhǔn)不同，旁視傳感 器在更長(zhǎng)的軌道片段上以恒定的PRF運(yùn)行，也就是說(shuō)，該運(yùn)行尤其是 在控制對(duì)待檢測(cè)表面的掃描的復(fù)雜度方面得到了優(yōu)化.此外，針對(duì)待 檢測(cè)表面的要掃描的每個(gè)條紋的天線射線在旁視傳感器的整個(gè)軌道期 間可以是足夠的.
根據(jù)實(shí)施例，本發(fā)明涉及一種在待檢測(cè)表面上方的高度可變時(shí)優(yōu) 化活動(dòng)的旁視傳感器的運(yùn)行的方法，具有以下步驟
-連續(xù)確定旁視傳感器在待檢測(cè)表面上方的高度，以及
-依據(jù)旁視傳感器的已確定高度來(lái)通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)(滾動(dòng)轉(zhuǎn)向規(guī)則) 調(diào)節(jié)由旁視傳感器發(fā)射的用于掃描待檢測(cè)表面的掃描射線，使得待檢 測(cè)表面在旁視傳感器的軌道期間的變化得到減小.這使得可以簡(jiǎn)化對(duì) 待檢測(cè)表面掃描的控制，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，在旁視傳感器 的更長(zhǎng)軌道片段上以恒定PRF進(jìn)行的運(yùn)行是一種優(yōu)化.
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)可以包括旁視傳感器的機(jī)械旋轉(zhuǎn).
在本發(fā)明的實(shí)施例中，替換或附加的，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)還可 以包括通過(guò)相應(yīng)地控制旁視傳感器的天線來(lái)電子地滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)所發(fā)射的 掃描射線.
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)可以包括依據(jù)待檢測(cè) 表面來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)由旁視傳感器檢測(cè)的方向.
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)可以包括在旁視 傳感器和檢測(cè)的表面之間保持固定的距離.
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)可以包括保持 待檢測(cè)表面的要被旁視傳感器照射的條紋保持固定寬度.
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)可以包括對(duì)于 覆蓋區(qū)域中的要由旁視傳感器照射的所有條紋來(lái)說(shuō)在旁視傳感器的軌 道期間的視角發(fā)生共同的變化.
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，旁視傳感器的對(duì)應(yīng)于其軌道位置的 取向可以通過(guò)搖擺和傾斜而得到匹配，使得在旁視傳感器的整個(gè)夜蓋 區(qū)域上保證零多普勒記錄幾何形狀.
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種在待檢測(cè)表面上方的高度可變 時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器的運(yùn)行的裝置，該裝置用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明
的方法并具有
-用于連續(xù)確定旁視傳感器在待檢測(cè)表面上方的高度的第一裝置，
以及
-用于依據(jù)旁視傳感器的已確定高度來(lái)通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)(滾動(dòng)轉(zhuǎn)向規(guī) 則)調(diào)節(jié)由旁視傳感器發(fā)射的用于掃描待檢測(cè)表面的掃描射線，使得 待檢測(cè)表面在旁視傳感器的軌道期間的變化得到減小的第二裝置.該 裝置例如可以構(gòu)造為能夠集成到衛(wèi)星中的模塊.
最后根據(jù)實(shí)施例，本發(fā)明涉及一種諸如SAR的旁視傳感器，其特 征在于具有根據(jù)本發(fā)明的裝置.
附困說(shuō)明
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用可能包含在下面結(jié)合附圖中示出的實(shí)施 例的描述中。
下面所指出的在附困標(biāo)記列表中使用的術(shù)語(yǔ)以及附圖標(biāo)記在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、摘要和附圖中使用.


圖1示出掃描天體表面的旁視傳感器以及該傳感器在兩個(gè)不同高
度處檢測(cè)的表面；
圖2A和2B是針對(duì)旁視傳感器在沿著待檢測(cè)表面上方的該傳感器
軌道的不同位置處的不同高度的不同滾動(dòng)取向；
圖3A和3B示出在不同垂直參考的情況下在圖2A和2B中示出的
測(cè)量狀況中的重疊；
圖4示出用于當(dāng)待測(cè)量表面的高度可變時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器 的運(yùn)行的方法的實(shí)施例的流程圖5示出活動(dòng)的旁視傳感器的極度簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)框圖，該旁視傳感 器具有根據(jù)本發(fā)明用于當(dāng)待測(cè)量表面的高度可變時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳 感器的運(yùn)行的裝置，
下面，相同和/或功能相同的元件可以具有相同的附困標(biāo)記，
具體實(shí)施例方式
圖1示出SAR系統(tǒng)或SAR衛(wèi)星IO作為旁視傳感器的實(shí)例，該旁視 傳感器作為用于掃描天體12的表面的測(cè)量?jī)x器而設(shè)置.通過(guò)傳感器10 檢測(cè)的天體12的表面在兩個(gè)不同的高度處，也就是在傳感器在該表面 上方的較低高度和較高高度處示出.傳感器10的視向，也就是從SAR 衛(wèi)星的天線發(fā)射的掃描射線或天線射線的方向在此與高度無(wú)關(guān)，該視 向可以通過(guò)視角a給出，也就是在天線射線的主方向和天底點(diǎn)之間的角 度.
相反，被掃描射線或天線射線照射并通過(guò)傳感器10檢測(cè)的天體12 的表面上的區(qū)域14 (條故(swath)的待檢測(cè)傾斜距離間隔)卻是與高 度相關(guān)的.因此，由傳感器在天體12的表面上照射的條紋14隨著傳 感器10與表面之間距離的變化而變化，而該距離又取決于傳感器10 的軌道.在橢圃軌道上以及圍繞非球?qū)ΨQ的天體，該變化可能是相當(dāng) 大的，例如由于地球扁率，該變化在極化地球飛行軌道與太陽(yáng)同步的 情況下大約等于28km.這種距離變化通常引起PRF的變化，并由此導(dǎo) 致對(duì)所述掃描的費(fèi)亊的控制.
SAR衛(wèi)星10的取向可以根據(jù)搖擺和傾斜轉(zhuǎn)向規(guī)則相應(yīng)于該SAR衛(wèi) 星的軌道位置得到匹配，由此可以保證在整個(gè)復(fù)蓋區(qū)域上具有"零普勒記錄幾何形狀"，這對(duì)SAR處理是有利的，該SAR處理也就是對(duì) 由SAR衛(wèi)星IO接收的回波信號(hào)進(jìn)行的處理.
為了減小通過(guò)SAR衛(wèi)星IO檢測(cè)的條紋14的傾斜距離間隔在軌道 期間所發(fā)生的變化，根據(jù)本發(fā)明可以依據(jù)SAR衛(wèi)星在表面上方的高度 對(duì)采用的天線射線進(jìn)行機(jī)械(或電子)的滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)(滾動(dòng)轉(zhuǎn)向規(guī)則). 該滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)使得在需要時(shí)額外進(jìn)行圍繞其它軸的運(yùn)動(dòng)，以如上所述達(dá) 到"零多普勒記錄幾何形狀".
圖2示出針對(duì)SAR衛(wèi)星10在天體12的測(cè)量表面上方的兩個(gè)不同 高度(在沿著軌道的不同位置處)的天線射線的不同滾動(dòng)取向.在困 2A中示出測(cè)量?jī)x器或SAR衛(wèi)星在所檢測(cè)的表面上方"深的"高度hti。f 處的滾動(dòng)取向，在圖2B中則示出在"高的"高度ho。。h處的滾動(dòng)取向。 在這兩種不同滾動(dòng)取向情況下檢測(cè)的條紋的傾斜距離間隔用141和 142示出.
與圖1所示的狀況不同，在圖1中不對(duì)天線射線進(jìn)行滾動(dòng)取向， 現(xiàn)在SAR衛(wèi)星10的視角a(htw)和a(hh。。h)是不同的，并且這些視角由 于在這兩種情況下不同的天線射線的滾動(dòng)取向而取決于SAR衛(wèi)星在所 檢測(cè)的表面上方的高度.天線射線的滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)機(jī)械地旋轉(zhuǎn)整 個(gè)衛(wèi)星(滾動(dòng)轉(zhuǎn)向規(guī)則)或/和通過(guò)依據(jù)條紋地額外轉(zhuǎn)動(dòng)由該儀器檢測(cè) 的方向來(lái)實(shí)現(xiàn).被照射的條紋的標(biāo)稱位置相應(yīng)于由該測(cè)量?jī)x器(孔或 天線)照射的區(qū)域來(lái)移動(dòng).
SAR衛(wèi)星10的視角a與SAR衛(wèi)星在測(cè)量表面上方的高度的相關(guān)性通 過(guò)SAR衛(wèi)星10中實(shí)施的控制來(lái)這樣調(diào)節(jié)，即以所述兩個(gè)不同的視角檢 測(cè)的條紋141和142的傾斜距離間隔盡可能小地變化，從而PRF可以 在SAR衛(wèi)星IO的較長(zhǎng)的軌道片段上幾乎保持恒定.圖3示出在不同的 垂直參考情況下圖2的兩個(gè)示意圖的重疊；圖3A是測(cè)量表面固定，而 圖3B是測(cè)量?jī)x器的位置固定，
SAR衛(wèi)星10在軌道期間的視角的改變根據(jù)以下示例標(biāo)準(zhǔn)得到優(yōu)
化
1. 保持測(cè)量?jī)x器和所檢測(cè)的表面之間的固定距離需要視角發(fā)生最 大的變化。較小的視角變化至少減小了距離變化.
2. 隨著視角的較小變化，可以保持所照射的條紋的固定寬度.
3. 在軌道期間對(duì)于瘦蓋區(qū)域中的所有條紋進(jìn)行視角的共同改變可以機(jī)械地通過(guò)滾動(dòng)規(guī)則來(lái)執(zhí)行.將這種改變的大小與最關(guān)鍵條紋(就
點(diǎn)1和點(diǎn)2來(lái)說(shuō))中的優(yōu)化校正相匹配通常是一種很好的折衷.
圖4示出一種算法的流程困，該算法例如可以由SAR衛(wèi)星10中實(shí) 施的控制來(lái)執(zhí)行，并且使得可以在PRF保持盡可能恒定方面優(yōu)化SAR 衛(wèi)星10的運(yùn)行.在該算法的第一步驟S10中，連續(xù)確定SAR衛(wèi)星10 在天體12的待檢測(cè)表面上方的高度.然后在接下來(lái)的步驟S12中，依 據(jù)所確定的旁視傳感器的高度通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)由SAR衛(wèi)星10發(fā)射 的用于掃描待檢測(cè)表面的掃描射線，使得待檢測(cè)表面在旁視傳感器的 軌道期間的變化得到減小.這可以通過(guò)以下方式進(jìn)行，即依據(jù)所確定
的高度針對(duì)特定的視角計(jì)算一個(gè)條紋的所檢測(cè)的傾斜距離間隔的大 小，并且依據(jù)該高度改變視角，使得用已改變的視角檢測(cè)的條故的傾 斜距離間隔具有大致等于針對(duì)該特定視角計(jì)算的大小，
圖5還示出用于優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器的運(yùn)行的裝置16的簡(jiǎn)化框 圖，該裝置16例如可以實(shí)施為模塊并集成在SAR衛(wèi)星10中.該裝置 16具有用于連續(xù)確定旁視傳感器在待檢測(cè)表面上方的高度的第一裝置 18，以及具有實(shí)施為依據(jù)所確定的旁視傳感器的高度通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)來(lái) 調(diào)節(jié)由該旁視傳感器發(fā)射的用于掃描待檢測(cè)表面的掃描射線，使得待 檢測(cè)表面在旁視傳感器的軌道期間的變化得到減小的第二裝置20.裝 置18和20可以實(shí)施為硬件或軟件，或者至少部分地實(shí)施為硬件或軟 件.例如，裝置18和20可以通過(guò)具有存儲(chǔ)器的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在該 存儲(chǔ)器中以可通過(guò)處理器執(zhí)行的程序的形式存放圖4中示意性示出的 算法。
與天線的剛性取向相比，借助滾動(dòng)規(guī)則來(lái)確定要照射的條紋根據(jù) 本發(fā)明尤其可以實(shí)現(xiàn)
-在更長(zhǎng)的軌道片段上能以恒定的PRF運(yùn)行；在發(fā)送器-1 (Sentinel)的實(shí)例中甚至在整個(gè)軌道期間對(duì)幾乎所有條紋都是恒定 的.此外，降低了控制/編程的復(fù)雜度.
-在整個(gè)軌道期間每個(gè)條紋采用測(cè)量?jī)x器(天線射線)的相同配置 就足以，
9附困標(biāo)記
io旁視傳感器
12天體
14條紋的傾斜距離間隔
141條紋的傾斜距離間隔
142條紋的傾斜距離間隔
16用于優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器的運(yùn)行的裝置
18裝置16的第一裝置
20裝置16的笫二裝置
S10-S12方法步稞
權(quán)利要求
1.一種在待檢測(cè)表面(12)上方的高度可變時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器(10)的運(yùn)行的方法，具有以下步驟-連續(xù)確定旁視傳感器在待檢測(cè)表面上方的高度(S10)，以及-依據(jù)旁視傳感器的已確定高度來(lái)通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)由旁視傳感器發(fā)射的用于掃描待檢測(cè)表面的掃描射線，使得待檢測(cè)表面在旁視傳感器的軌道期間的變化得到減小(S12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的調(diào) 節(jié)包括旁視傳感器的機(jī)械旋轉(zhuǎn).
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)射的掃描射線。 " ， 一
4. 根據(jù)權(quán)利要求1， 2或3所述的方法，其特征在于，通過(guò)滾動(dòng) 旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)包括依據(jù)待檢測(cè)表面來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)由旁視傳感器檢測(cè)的方向.
5. 根據(jù)權(quán)利要求l， 2, 3或4所述的方法，其特征在于，通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)包括在旁視傳感器和檢測(cè)的表面之間保持固定的距離.
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過(guò)滾動(dòng)旋 轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)包括保持待檢測(cè)表面的被旁視傳感器照射的條紋具有固定寬 度。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過(guò)滾動(dòng)旋 轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)包括對(duì)于由旁視傳感器照射的菝蓋區(qū)域中的所有條紋來(lái)說(shuō)在 旁視傳感器的軌道期間的視角發(fā)生共同的變化.
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，此外旁視傳 感器的對(duì)應(yīng)于其軌道位置的取向通過(guò)搖擺和傾斜而得到匹配，使得在 旁視傳感器的整個(gè)覆蓋區(qū)域上保證零多普勒記錄幾何形狀.
9. 一種在待檢測(cè)表面(12)上方的高度可變時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳 感器(10)的運(yùn)行的裝置(16)，該裝置用于實(shí)施根據(jù)上述權(quán)利要求 之一所述的方法，并且該裝置具有-用于連續(xù)確定旁視傳感器在待檢測(cè)表面上方的高度的第一裝置 (18),以及-用于依據(jù)旁視傳感器的已確定高度來(lái)通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)由旁視傳感器發(fā)射的用于掃描待檢測(cè)表面的掃描射線，使得待檢測(cè)表面在旁視傳感器的軌道期間的變化得到減小的第二裝置(20)。
10. —種旁視傳感器，其特征在于具有根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置.
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在待檢測(cè)表面上方的高度可變時(shí)優(yōu)化活動(dòng)的旁視傳感器的運(yùn)行的方法，具有以下步驟連續(xù)確定旁視傳感器在待檢測(cè)表面上方的高度(S10)，以及依據(jù)旁視傳感器的已確定高度來(lái)通過(guò)滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)由旁視傳感器發(fā)射的用于掃描待檢測(cè)表面的掃描射線，使得待檢測(cè)表面在旁視傳感器的軌道期間的變化得到減小(S12)。
文檔編號(hào)G01S13/90GK101625409SQ20091014663
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
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