專利名稱：提供來自同步地球軌道的實(shí)時(shí)、連續(xù)地球監(jiān)測和相關(guān)服務(wù)的直播成像衛(wèi)星系統(tǒng)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以低于千米空間分辨率實(shí)時(shí)進(jìn)行地球全球觀測的方法、系統(tǒng)和服務(wù)，其中實(shí)時(shí)指的是，產(chǎn)生、更新和分配每個(gè)圖像的延遲總共不超過兩分鐘。特別是，本發(fā)明目的在于在低于1千米的空間分辨率下提供可觀測到地球表面的至少70％的實(shí)時(shí)覆蓋的方法、裝置和系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及氣象報(bào)警系統(tǒng)和其它與由地球和近地球觀測獲得的光可視信息相關(guān)的報(bào)警系統(tǒng)，該觀測監(jiān)視由自然或人類引起并且沖擊人類社會(huì)各個(gè)方面的大氣、陸地和海洋環(huán)境的短期和長期變化。引證數(shù)據(jù)和服務(wù)的特別創(chuàng)新的應(yīng)用，包括陸地、海洋和自然資源管理、國家安全和如娛樂和運(yùn)輸(交通)管理等人類閑暇和工作相關(guān)活動(dòng)的廣泛領(lǐng)域。
近30年來，自從將第一個(gè)氣象監(jiān)測衛(wèi)星放置在同步軌道(GEO)上以來，已經(jīng)將各種衛(wèi)星系統(tǒng)用于監(jiān)測地球的特征。原因是如果GEO軌道處于地球赤道平面內(nèi)，則在GEO上地球和衛(wèi)星的相對運(yùn)動(dòng)為零。因此，可以獲得落入衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的地球表面和大氣的一致圖像。
在西半球，氣象預(yù)報(bào)方法嚴(yán)重依賴于由受國家海洋和大氣管理局(NOAA)使用的同步工作環(huán)境衛(wèi)星(GOES)系列提供的數(shù)據(jù)。GOES系列是由分別于1966年和1967年發(fā)射的原型“高級技術(shù)系統(tǒng)”1和3(ATS-1，-3)發(fā)展而來的。這些和所有后續(xù)的系統(tǒng)已經(jīng)具有掃描成像系統(tǒng)，該掃描成像系統(tǒng)能在20-30分鐘內(nèi)以1千米分辨率產(chǎn)生地球全盤(full disk)圖像。
最新的GOES衛(wèi)星(8、9、10)是具有3軸穩(wěn)定的，每個(gè)衛(wèi)星用1個(gè)全色可視波長和4個(gè)紅外線波長來觀測地球。該可視成像系統(tǒng)采用“飛點(diǎn)”(flying spot)掃描技術(shù)，當(dāng)鏡沿東-西和南-北兩軸移動(dòng)時(shí)，掃描穿過一列8個(gè)垂直布置硅像素的全可視景象(儀器的全注視區(qū))的小垂直定向單元(vertically oriented element)。單個(gè)像素視野大約為30微弧度。每個(gè)景象單元是僅50微秒下的采樣。為支持這樣的慢掃描方法，GOES衛(wèi)星有效負(fù)載穩(wěn)定性必須極高，使得幾乎在采樣的任一掃描線之間不發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。因此，有效負(fù)載瞄準(zhǔn)在整個(gè)1秒持續(xù)掃描中的標(biāo)定偏差不超過1/3像素。由于有1300以上的掃描線來產(chǎn)生全盤圖像，因此要花22分鐘來產(chǎn)生該全圖像。可以使用GOES系統(tǒng)來限制掃描的區(qū)域范圍，把全盤覆蓋換成較小區(qū)域的頻率更快的觀測。通過任意選擇，實(shí)際每三小時(shí)完成一次全盤采樣，以進(jìn)行北半球或赤道南北中部緯度的更快頻率的采樣；分別提供每區(qū)域的15和30分鐘間隔之間的灰度級和紅外線圖像。在“超快速掃描操作”(SRSO)中，以大約每分鐘一次的速度對限定區(qū)域采樣。實(shí)際上，很少使用SESO操作，因?yàn)檩^大區(qū)域覆蓋非常重要而不能長時(shí)間不用。此外，會(huì)察覺不到在經(jīng)過特定區(qū)域的覆蓋中發(fā)生的重大基于地球的事件。換句話說，當(dāng)重大活動(dòng)發(fā)生在另一區(qū)域時(shí)，衛(wèi)星傳感器在檢測到地球表面沒有重大事件的部分。此外，如本發(fā)明者所知，發(fā)生在夜晚的現(xiàn)象僅在紅外線信道可以看到。紅外線信道還具有比可視信道低得多的分辨率，也受到掃描系統(tǒng)中固有的同樣限制。
GOES衛(wèi)星提供最適于監(jiān)測云層運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，但是不適于觀測其它地理事件。在可視波長上，云層是足夠漫射太陽照射的鏡，并因此呈現(xiàn)具有各種看成是灰度梯度的亮度變化的白色。增強(qiáng)了地球表面背景的對比度和能見度的彩色，實(shí)際有損傷于景象中的云層能見度。此外，添加彩色會(huì)使信息量增加三倍，從而使這樣圖像所要求的數(shù)字存儲(chǔ)和廣播量增加三倍，這使衛(wèi)星系統(tǒng)的成本、實(shí)際尺寸和遙測帶寬提高。此外，發(fā)生在秒或分鐘時(shí)標(biāo)內(nèi)的重大但瞬變的現(xiàn)象(如劇烈氣象事件、火山、雷電轟擊或流星)的觀測可能延遲或根本觀測不到。因此，由如GOES系統(tǒng)的衛(wèi)星提供的信息不能以可靠報(bào)告地球表面重要部分的實(shí)時(shí)信息的高暫時(shí)和空間分辨率來提供“監(jiān)視”服務(wù)。而且，如果圖像樣本之間的云層運(yùn)動(dòng)比像素尺寸大的多，則由具有較低暫時(shí)分辨率的連續(xù)圖像產(chǎn)生的“視頻”形式循環(huán)缺乏需要提供真正可靠信息的連續(xù)性。掃描圖像的像素之間的和連續(xù)圖像的共同對準(zhǔn)像素之間的暫時(shí)相關(guān)性會(huì)隨著要求產(chǎn)生圖像的時(shí)間和掃描之間經(jīng)過的時(shí)間間隔延長而降低。這些效果對顯示給定時(shí)刻地球狀態(tài)的任何“圖像”的重現(xiàn)精度產(chǎn)生顯著的不利影響，但是特別有害于采用給定區(qū)域的連續(xù)共同對準(zhǔn)掃描圖像來建立動(dòng)畫制作。
參照

圖1，顯示了出GOES外端各種氣象衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域。位于東經(jīng)140°的GMS-5是日本的氣象衛(wèi)星，顯示的覆蓋區(qū)覆蓋了世界的東南亞和澳大利亞地區(qū)。中國的FY(Feng-Yang)衛(wèi)星位于東經(jīng)140°，顯示了與GMS-5衛(wèi)星基本重疊覆蓋的區(qū)域。歐洲空間機(jī)構(gòu)的METEOSTAT-6衛(wèi)星，位于0°軌道，要求許可解碼并由此限制觀測后三天的分配。相比起來，GOES、GMS和FY衛(wèi)星具有通過由NASA提供資金的Internet線路的開放式接收和分配。執(zhí)行相同操作的其它衛(wèi)星包括印度的INSAT-1D，位于東經(jīng)74°，和俄羅斯系統(tǒng)，GOMS/ELECTRO，目前尚未工作。這些不同衛(wèi)星系統(tǒng)的共同特征是，它們采用了旋轉(zhuǎn)掃描或掃描需要25分鐘至三小時(shí)以獲得地球全盤圖像的可視成像系統(tǒng)。此外，每個(gè)系統(tǒng)以各種空間分辨率記錄可視圖像，所有分辨率均低于提供天底點(diǎn)1千米分辨率的GOES。
在過去，不同個(gè)人和組織提出過多種建議來放置位于GEO的大型商用通信衛(wèi)星上的攝像機(jī)。在每種情況下，攝像機(jī)作為寄生裝置工作，其中攝像機(jī)會(huì)采用衛(wèi)星的動(dòng)力和通信子系統(tǒng)以滿足其工作需要。最新和最詳細(xì)的例子是Hughes信息技術(shù)公司(Hughes Information TechnologyCorporation)提供的，該公司是Hughes飛機(jī)公司(Hughes AircraftCompany)和MITRE公司的前子公司。下面將說明這些例子。
Hughes Proposal提案以各種如命名為“EarthCam”、“StormCam”和“GEM”(Geostationary Earth Monitor同步地球軌道)來解釋，并包括電視成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用兩維電荷耦合器(charge coupled device)檢測器陣列以在2分鐘至8分鐘之間變化的時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生寬756像素、高484像素的圖像。該TV-型攝像機(jī)的幀速度由衛(wèi)星的不足1-5Kpb輔助數(shù)據(jù)信道容量中的壓縮限制來確定。Hughes Proposal提案說明在放飛的一個(gè)或多個(gè)Hughes的商用電信衛(wèi)星(COMSAT)上放置數(shù)字。該寄生要采用由COMSAT提供的動(dòng)力工作并通過低數(shù)據(jù)速度輔助遙測線路將數(shù)據(jù)傳送到Hughes地面操作中心。數(shù)據(jù)接著從該單個(gè)命令和控制設(shè)備被分配到各個(gè)用戶。
系統(tǒng)建議采用放置在放飛于西經(jīng)71°、西經(jīng)101°、東經(jīng)30°和東經(jīng)305°的Hughes衛(wèi)星上的攝像機(jī)。數(shù)據(jù)在接收和處理后，通過地面線路或通信衛(wèi)星線路分配到終端用戶。單個(gè)可視成像系統(tǒng)采用變焦距模式工作，以便當(dāng)從較低分辨率圖像建立合成半球視圖時(shí)獲得1千米空間分辨率。
如前所述，由Hughes建議的系統(tǒng)在其攝像機(jī)來源和通信系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面有關(guān)于以下三個(gè)屬性的缺陷。由Hughes建議的系統(tǒng)由于幀之間的延遲而不提供實(shí)時(shí)圖像(如這里所定義的)。另一個(gè)缺陷是由于幀之間的時(shí)間間隔和慢的數(shù)據(jù)速度以及單點(diǎn)數(shù)據(jù)接收和分配設(shè)備使實(shí)時(shí)圖像不能被實(shí)時(shí)分配。此外，由Hughes建議的系統(tǒng)的缺陷在于其不能實(shí)時(shí)提供半球(全盤)。該限制是由于有限的遙測信道容量、有限的攝像機(jī)設(shè)計(jì)和要求產(chǎn)生合成全盤圖像的時(shí)間。因此，如前所述，由Hughes建議的系統(tǒng)不能增強(qiáng)能提供實(shí)時(shí)圖像、分配實(shí)時(shí)圖像和實(shí)時(shí)編輯合成的全盤圖像的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的重要性。
在1995年，MITRE公司出版了1993年完成的研究成果。該研究成果檢查了在商用通信衛(wèi)星上寄生儀器的使用，目的在于增加政府氣象衛(wèi)星和提供用于低成本測試和高級政府環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的機(jī)構(gòu)。由MITRE完成的研究結(jié)果詳細(xì)檢查了新近研制的同步成像衛(wèi)星的兆像素、兩維、CCD陣列的應(yīng)用。該研究結(jié)果圓滿解決了可以采用CCD陣列使容量得到極大增加。盡管在進(jìn)行研究時(shí)研究了大至4096×4096的CCD陣列，權(quán)威人士認(rèn)識到1024×1024陣列是可供當(dāng)時(shí)應(yīng)用的最實(shí)際尺寸。
考慮了兩種獨(dú)特類型的CCD陣列應(yīng)用，時(shí)間延遲積分(TDI)和“步進(jìn)-注視”作為傳統(tǒng)“旋轉(zhuǎn)-掃描”或“飛點(diǎn)”成像技術(shù)的擇一選擇。TDI方法可以看作是“飛點(diǎn)”的改進(jìn)，其中采用了不對稱兩維陣列，即128×1024，以長軸垂直定向從而降低了東-西掃描量。在該技術(shù)中，對每個(gè)地理景象單元采樣128次，提高了信號-對-噪聲電平。但是，通信衛(wèi)星是較不穩(wěn)定的平臺。由于采用屬于微秒的單像素積分時(shí)間，太空飛行器在超過100次采樣的累積中的運(yùn)動(dòng)會(huì)降低任何景象單元中的空間分辨率。該效應(yīng)除了由于掃描線偏移而使導(dǎo)航和定位變差外，被稱為“像素?cái)U(kuò)展”。在長積分時(shí)間中的圖像擴(kuò)展還降低或妨礙在可視波長中的低亮度或夜晚觀測。
“步進(jìn)-注視”方法在MITRE研究中認(rèn)為是優(yōu)選技術(shù)。該技術(shù)中的兩維CCD陣列用于捕捉一部分地球圖像。光瞄準(zhǔn)是穿過地球表面的、以幾乎等于每一步注視區(qū)的量遞增的“步進(jìn)”。重疊保證了導(dǎo)航的連續(xù)性和定位的正確性。由于具有適當(dāng)?shù)牡煌怀龅男l(wèi)星穩(wěn)定性，幀時(shí)間可以提高到微秒以便獲得要求的敏感度而不損失導(dǎo)航或定位標(biāo)準(zhǔn)或圖像質(zhì)量。
MITRE研究結(jié)果建議使用低于兆像素的陣列(1024×512)。由于具有大約150微秒的駐留時(shí)間/幀，可以在幾分鐘內(nèi)由近1200幀的馬賽克圖產(chǎn)生500米空間分辨率下的整個(gè)合成全盤圖像。產(chǎn)生日光下圖像的最長曝光時(shí)間遠(yuǎn)低于最大CCD陣列所用的150微秒時(shí)間。此外，適當(dāng)穩(wěn)定的衛(wèi)星在這樣短的時(shí)間間隔內(nèi)沒有什么移動(dòng)，從而減小了像素?cái)U(kuò)展。為了保證全地球表面的覆蓋，幀的重疊量由衛(wèi)星的穩(wěn)定性來限定。該步進(jìn)-注視技術(shù)使在南-北或東-西線中的幀進(jìn)行步進(jìn)，同時(shí)曝光陣列中所有像素。這保證了圖像像素的精確定位和導(dǎo)航。
根據(jù)MITRE研究，地球500米分辨率馬賽克圖像中的幀之間的時(shí)間是3分鐘(等于需要產(chǎn)生馬賽克圖所需時(shí)間)。如前所述，在這3分鐘時(shí)間間隔中，所觀測目標(biāo)如云層和煙流的移動(dòng)會(huì)引起目標(biāo)外觀形狀以不連續(xù)的方式改變。連續(xù)觀測的連續(xù)性會(huì)受到損害或者以與引起形狀明顯改變的目標(biāo)速度成比例的量降低“連續(xù)(seamless)”覆蓋。該降低被稱為圖像模糊或當(dāng)幀之間的時(shí)間延長時(shí)降低得更明顯，這樣促使產(chǎn)生全盤馬賽克圖的時(shí)間減少。
如前所述，由于具有足夠的穩(wěn)定性，可以使CCD成像系統(tǒng)的快門保持打開以收集更多的光來提高低亮度性能。在MITRE研究中沒有注意在夜晚成像的步進(jìn)-注視掃描中CCD陣列的特別影響。如本發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的，通過降低步進(jìn)速度和在聚集其發(fā)射光時(shí)使攝像機(jī)視野駐留在注視區(qū)上一預(yù)定時(shí)間量，不能進(jìn)行低亮度成像。在MITRE研究中，獲得夜晚成像能力的時(shí)間曝光會(huì)將地球全盤圖像所需時(shí)間延長到24小時(shí)，或大約與飛點(diǎn)技術(shù)相同的時(shí)間。此外，總認(rèn)識不到獲得夜晚圖像或獲得圖像所需機(jī)構(gòu)的重要性，因而也就不能實(shí)現(xiàn)這些圖像和機(jī)構(gòu)。在MITRE研究中，通過在空間飛行器遙測中嵌入低數(shù)據(jù)速度或由預(yù)占使用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器之一直接接收站點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配。當(dāng)重點(diǎn)在于全盤成像時(shí)，不特別考慮是傳播活數(shù)據(jù)還是全球數(shù)據(jù)。
在1995年，Goddard空間飛行中心(Space Flight Center)宣布稱為“GEO同步高級技術(shù)環(huán)境系統(tǒng)(Synchronous Advanced TechnologyEnvironmental System)”(GATES)的研究結(jié)果，期望該研究結(jié)果導(dǎo)致具有“推掃(push broom)”掃描線性CCD陣列成像裝置的小衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展。該系統(tǒng)是利用由衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)引起的運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行可視地球盤的連續(xù)掃描。當(dāng)從北向南使攝像機(jī)的線性陣列視野步進(jìn)以在約10分鐘內(nèi)獲得全盤掃描時(shí)，衛(wèi)星的姿態(tài)控制動(dòng)量輪來回旋轉(zhuǎn)整個(gè)系統(tǒng)12次。該系統(tǒng)采用類似于但比GOES的8像素陣列長得多的長為1024像素的一維線性CCD陣列“飛點(diǎn)”。
如前所述，GATES系統(tǒng)的限制在于不能有活圖像也不能在夜晚成像。數(shù)據(jù)通過Internet由單接收站點(diǎn)分配。Hughes建議系統(tǒng)、MITRE系統(tǒng)和GATES系統(tǒng)的限制在于沒有一個(gè)系統(tǒng)能意識到提供可以由同步地球軌道獲得的全球?qū)崟r(shí)連續(xù)檢測能力和提供高分辨率圖像之間的相互關(guān)系。在某種程度上，所有裝置的限制在于沒有一個(gè)裝置能可靠提供“監(jiān)視”高分辨率成像功能，該功能可向遠(yuǎn)程用戶提供發(fā)生在地球表面或靠近地球表面的動(dòng)態(tài)狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。普通高分辨率成像系統(tǒng)現(xiàn)在簡要陳述來自太空的技術(shù)光檢測狀態(tài)，包括來自觀看地球的低地球軌道(LEO)遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)和基于太空的天文觀測臺的例子。DMSP美國軍事防御氣象衛(wèi)星計(jì)劃(U.S.Military’s DefenseMeteorology Satellite Program)(DMSP)操作在極地的、海拔840km的太陽同步(在0600和1100的赤道交叉)軌道的兩個(gè)衛(wèi)星氣象系統(tǒng)，以下述空間分辨率提供地球表面的多光譜圖像550米處的一個(gè)全色譜帶(Panchromatic Band)。
2700千米處的一個(gè)熱IR譜帶(Thermal IR Band)。
其它相關(guān)衛(wèi)星平臺特性是圖像全面覆蓋區(qū)3000km衛(wèi)星掃描帶具有反應(yīng)輪和扭矩桿加上星傳感器的3軸穩(wěn)定，用于獲得0.01度的瞄準(zhǔn)精度。
系統(tǒng)質(zhì)量770kg。
S-帶數(shù)據(jù)線路，具有的帶寬5MHZ或5MbpsLANDSAT-7NASA LANDSAT-7是位于極地的、海拔705km上的太陽同步(在1000赤道交叉)軌道的地球遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，以下述分辨率提供地球表面的多光譜圖像15米處的一個(gè)全色譜帶。
30米處的多光譜(六個(gè)可視的近IR譜帶)60米處的一個(gè)熱IR譜帶其它相關(guān)衛(wèi)星平臺特性是圖像全面覆蓋區(qū)183×170km具有0.015度瞄準(zhǔn)精度的采用反應(yīng)輪和扭矩桿的3軸穩(wěn)定。
系統(tǒng)質(zhì)量2200kgX帶數(shù)據(jù)線路，具有的帶寬為300MHZ或300Mbps已經(jīng)或?qū)砝@軌道運(yùn)行的商用遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的空間和暫時(shí)分辨率通常類似于這兩個(gè)系統(tǒng)。例如，SeaWiFS是有些類似于DMSP系統(tǒng)，空間成像的IKONOS有些類似于LANDSAT-7。
如果這些系統(tǒng)之一移動(dòng)到GEO，空間分辨率性能會(huì)不足10m。這些系統(tǒng)的空間分辨率能力之差幾乎完全是由于其約50∶1的相應(yīng)軌道海拔高度差。但是，LEO系統(tǒng)中沒有一個(gè)系統(tǒng)以這樣的方式工作，即使其提供地球表面的超-暫時(shí)分辨率圖像。該能力要求掃描機(jī)構(gòu)編譯地球全盤的馬賽克圖。
美國軍事防御支持項(xiàng)目(U.S.Military’s Defense SupportProgram)(DSP)操作在以未知空間分辨率提供地球紅外線圖像的GEO中的衛(wèi)星早期光(紅外線)報(bào)警系統(tǒng)。但是，主要儀器通過將3.6米直徑Schmidt望遠(yuǎn)鏡與空間飛行器結(jié)合而作6rpm旋轉(zhuǎn)以建立采用6000單元IR檢測器陣列的圖像。圖像再訪頻率可能是6次/分鐘。通過假定系統(tǒng)工作在1微米或10微米而限制該系統(tǒng)的分辨率。
由于掃描成像系統(tǒng)工作在近IR譜帶(1.0微米)，其最大理論空間分辨率不超過0.278urads，或約10米。在這種情況下，6000陣列成像系統(tǒng)具有60km的衛(wèi)星掃描帶寬度。由于采用光柵掃描系統(tǒng)，不超過每35分鐘便可以產(chǎn)生全盤圖像。
由于采用工作在熱IR譜帶(10.0微米)的掃描成像系統(tǒng)，其分辨率不超過2.78urads或約100米。在這種情況下，6000陣列成像系統(tǒng)具有600km的衛(wèi)星掃描帶寬度。由于采用光柵掃描系統(tǒng)，不超過每3.5分鐘便可以產(chǎn)生全盤圖像。
其它相關(guān)衛(wèi)星平臺特性是圖像全面覆蓋從上方看旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性采用反應(yīng)輪與空間飛行器反向6RPM旋轉(zhuǎn)的零動(dòng)量穩(wěn)定。
系統(tǒng)質(zhì)量2386kg數(shù)據(jù)線路帶和容量未知盡管DSP系統(tǒng)可以形成超空間成像能力，特別是如果工作在光波長，實(shí)際在暫時(shí)分辨率上沒有優(yōu)于GOES系統(tǒng)的改進(jìn)。作為熱IR傳感器工作時(shí)，可以獲得超分辨率性能，但是采樣的波長范圍與要求在光可視或近IR帶觀測的地球表面檢測應(yīng)用沒有什么關(guān)系。對于在光波長成像，DSP系統(tǒng)不具有多兆像素CCD陣列和穩(wěn)定注視平臺的優(yōu)點(diǎn)。Hubble空間望遠(yuǎn)鏡(HST)Hubble空間望遠(yuǎn)鏡是工作在光波的大型天文觀測系統(tǒng)。它占據(jù)赤道軌道，海拔590km、傾斜28°。根據(jù)瞄準(zhǔn)精度和空間分辨率，HST限定了該技術(shù)的狀態(tài)。
寬域行星攝像機(jī)2(WFPC2)寬模式17米寬域行星攝像機(jī)2(WFPC2)窄模式8米其它相關(guān)衛(wèi)星-平臺特性是圖像全面覆蓋區(qū)27.2×27.2km寬模式圖像全面覆蓋區(qū)6.4×6.4km窄模式3軸穩(wěn)定，采用具有0.007arc-sec瞄準(zhǔn)精度的反應(yīng)輪的零動(dòng)量偏移控制系統(tǒng)。速率陀螺是大動(dòng)作和高頻率(＞1Hz)瞄準(zhǔn)控制的導(dǎo)向傳感器。在較低頻率下，光精密導(dǎo)向傳感器(FGS)具有瞄準(zhǔn)穩(wěn)定性。(0.007arc-sec＝1.9(-6)°＝34毫微弧度)系統(tǒng)質(zhì)量10863kg。
S-帶數(shù)據(jù)線路，具有帶寬512KHz或512Kbps但是，HST裝備有光學(xué)裝置，用于觀測天體，而不用于地球成像。HST的望遠(yuǎn)鏡對著空間而不是地球。這樣，地球表面的超空間成像既不打算也不使用Hubble空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行。
本發(fā)明的目的是提供用于以低于千米分辨率圍繞地球?qū)崟r(shí)收集半球標(biāo)度圖像和將該圖像分配給位于地球上任何地方的方法、系統(tǒng)和裝置。
另一目的是提供電-光(主要是可見的，還有紅外線和紫外線)波長的實(shí)時(shí)連續(xù)圖像收集，包括彩色信息。
另一目的是在結(jié)合全盤和/或全球合成圖像的同時(shí)以低于千米分辨率提供來自同步軌道平臺的全部可觀測地球的實(shí)時(shí)覆蓋，。
本發(fā)明的另一目的是提供實(shí)時(shí)全盤和/或組合全球視圖的實(shí)時(shí)全球分配，包括夜晚成像。
本發(fā)明的另一目的是提供在基于高空間和暫時(shí)分辨率攝像機(jī)的同步觀測水平下的地理現(xiàn)象的活的覆蓋，該攝像機(jī)還觀測到關(guān)于或由于地球上人類活動(dòng)的特征，包括夜晚的燈光、大火、航天飛機(jī)的發(fā)射和返回，大的海洋船只的移動(dòng)、飛機(jī)的尾跡和大爆炸。
本發(fā)明的另一目的是提供用快速成幀系統(tǒng)由同步軌道連續(xù)監(jiān)測事件的能力，其中該事件包括大暴雨系統(tǒng)的每日運(yùn)動(dòng)、日/夜明暗界線的遷移、夜晚照明、主要林火、火山噴發(fā)、季節(jié)顏色變化、月亮每月兩次的變化、日食和地球每日受到大流星的撞擊。
本發(fā)明的另一目的是提供超分辨率工作模式，其中掃描的全部可視地球表面或選擇的區(qū)域被掃描，用于提供10m或更低的分辨率。這樣的高分辨率數(shù)據(jù)用于通過識別實(shí)時(shí)莊稼或原料安全和測定(feed stockhealth and location)的陸地和海洋農(nóng)業(yè)和資源管理應(yīng)用。交通應(yīng)用包括識別海上和陸地環(huán)境信息以及空中、海洋和陸地交通工具的可觀測特征，由此形成信息資源用于無線電交通管理和繞行服務(wù)。
本發(fā)明的另一目的是提供實(shí)時(shí)氣象事件收集服務(wù)，分析和向終端用戶分配實(shí)時(shí)信息，該用戶能從這樣提供的實(shí)時(shí)信息獲益。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可提供中央服務(wù)，用于在氣象效應(yīng)涉及商品交換時(shí)提供關(guān)于氣象效應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，提供關(guān)于交通路線的數(shù)據(jù)和受到特定氣象干擾的特定路線。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供來自氣象服務(wù)的數(shù)據(jù)以助于公共設(shè)施(電力業(yè))的再分配，以便有效分配負(fù)荷以避免與氣象有關(guān)的事件。在另一實(shí)施例中，使用的數(shù)據(jù)流提供給保險(xiǎn)提供者和本地當(dāng)局認(rèn)識，以便警告居民保護(hù)他們自己和其財(cái)產(chǎn)，從而最大程度減輕氣象對要求特定區(qū)域總保險(xiǎn)量的影響，因此，還可提供數(shù)據(jù)以幫助保險(xiǎn)公司估價(jià)氣象活動(dòng)帶來的損失而分配資源。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在中央設(shè)施上分析實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)作為氣象函數(shù)來使用以改變航線甚至機(jī)場而繞行。以這種方式，氣象模型對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的精確度和靈敏度比傳統(tǒng)方法更精確，傳統(tǒng)方法不將時(shí)間作為氣象模型參數(shù)的變化數(shù)據(jù)速度的根據(jù)。
上述的和本發(fā)明的其它目的采用包括基于安裝在同步平臺上的多-兆像素兩維電荷耦合裝置(CCD)陣列的電-光傳感器來實(shí)現(xiàn)。特別是，CCD陣列安裝在位于同步地球軌道中的至少四個(gè)三軸穩(wěn)定衛(wèi)星的集合體的每個(gè)單元上。以約1幀/sec收集的圖像數(shù)據(jù)在高容量通信線路(約15MHZ帶寬/攝像機(jī))上廣播，該線路以低于千米的分辨率直接向終端用戶提供地球的實(shí)時(shí)全球覆蓋。該數(shù)據(jù)可以由每個(gè)衛(wèi)星通過空間和地面電信線路進(jìn)行全球分配。每個(gè)衛(wèi)星攜帶至少兩個(gè)電-光成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)工作在可視波長上以便提供地球全盤的連續(xù)視圖并以地球表面大部分或選擇部分的低于千米空間分辨率進(jìn)行覆蓋。相同的GEO衛(wèi)星還可以裝有紫外線和紅外線傳感器以增加可視成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)。每個(gè)衛(wèi)星上的傳感器提供可圍繞時(shí)鐘、在各種空間、光譜和暫時(shí)分辨率下由每個(gè)衛(wèi)星的GEO位置到達(dá)的整個(gè)地球表面的連續(xù)實(shí)時(shí)(如1幀/sec，最好不超過2分鐘延遲時(shí)間直到數(shù)據(jù)到達(dá)終端用戶)圖像，以便保證連續(xù)覆蓋。
當(dāng)提供的空間分辨率由較粗提高到較細(xì)時(shí)，給定衛(wèi)星上的每個(gè)可視光成像系統(tǒng)的指定視野由較大變成較小。由每個(gè)2-D CCD成像系統(tǒng)提供的最寬視野固定并包圍由GEO(17.3°)看到的地球全盤。其它成像系統(tǒng)在所使用系統(tǒng)的最寬區(qū)域的注視區(qū)內(nèi)自由瞄準(zhǔn)和駐留或掃描。完成步進(jìn)-注視掃描以可能的最高空間分辨率實(shí)時(shí)產(chǎn)生地球全盤的半球標(biāo)度馬賽克圖像，同時(shí)保證最精確的圖像導(dǎo)航和定位。每個(gè)衛(wèi)星至少包括X-帶和KA-帶通信轉(zhuǎn)發(fā)器之一，輻射使數(shù)據(jù)直接向衛(wèi)星視線內(nèi)任何地方的終端用戶廣播的覆蓋區(qū)。天線可以是拋物面反射器或是提供單束或多束覆蓋的相控(phased)陣列天線。
采用至少三個(gè)商用通信衛(wèi)星、成像衛(wèi)星之間的交叉線路、或甚至基于地面的數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)、或基于空間的通信資產(chǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)上的租用轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬，在衛(wèi)星的“視線”以外分配實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一目的是采用高暫時(shí)分辨率、超空間分辨率的基于空間系統(tǒng)來提供關(guān)于特定地面特征、時(shí)間或過程的并由地球上的信息傳播服務(wù)使用的成像信息。一種這樣的服務(wù)是向陸地、海洋和空中交通工具所有者和操作者提供有關(guān)環(huán)境狀況、優(yōu)選路線、交通工具跟蹤、甚至是運(yùn)輸通路(道路、航線和航海線)上的擁擠程度(能見度狀態(tài)允許)的信息的交通管理信息服務(wù)。
交通管理的應(yīng)用很大程度依賴于空間分辨率。在較粗的空間分辨率下，所建議的GEO地球監(jiān)測系統(tǒng)的主焦點(diǎn)是收集影響所有類型交通的環(huán)境狀況上的活數(shù)據(jù)。但是即使在粗分辨率下，在明亮的環(huán)境狀態(tài)下，也有機(jī)會(huì)觀測單獨(dú)的空中、陸地和海洋交通工具，因?yàn)檫@些交通工具對供其航行通過的介質(zhì)產(chǎn)生影響。未鋪路面上的汽車交通會(huì)揚(yáng)起灰塵團(tuán)、飛機(jī)會(huì)留下清晰可見的尾跡以及輪船產(chǎn)生大的航跡以表明其通過。當(dāng)空間分辨率提高時(shí)，可以檢測到單獨(dú)的交通工具，可以真正實(shí)現(xiàn)其位置和局部航線狀態(tài)的活跟蹤。
在超-空間分辨率配置中，GEO衛(wèi)星用于在衛(wèi)星光可視區(qū)域內(nèi)檢測個(gè)人車輛，觀測任何給定運(yùn)輸動(dòng)脈上的道路狀況和相對交通量。可以采用低于即時(shí)請求服務(wù)的分辨率以實(shí)時(shí)的方式對所選定面積進(jìn)行成像，或者還可以通過掃描操作進(jìn)行成像。
本發(fā)明的其它特征是通過電子媒介如e-mail或交互式因特網(wǎng)提供氣象報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)在特定地理區(qū)域內(nèi)發(fā)生特殊氣象事件時(shí)，用于處理在空間收集的光信息的服務(wù)所服務(wù)用戶會(huì)接到控制中心產(chǎn)生的電子報(bào)警或e-mail消息，該控制中心直接接收自成像衛(wèi)星的衛(wèi)星信息。
由實(shí)時(shí)空間成像系統(tǒng)啟動(dòng)的擇一服務(wù)是向海上用戶提供氣象數(shù)據(jù)和交通管理服務(wù)。該信息或者是直接由衛(wèi)星廣播，或者還可以通過快速廣播源如地面廣播或利用LEO的通信系統(tǒng)。
圖1是幾種普通衛(wèi)星的氣象衛(wèi)星覆蓋圖表；圖2是一個(gè)掃描順序的前七個(gè)圖像步進(jìn)-注視(step-stare)操作的各部分圖像以及這七個(gè)圖像的合成圖像的視圖；圖3是本發(fā)明的同步實(shí)時(shí)高分辨率成像和數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)的視圖；圖4是本發(fā)明的GEO衛(wèi)星圖像處理部分中采用的系統(tǒng)組成方框5是顯示本發(fā)明4個(gè)衛(wèi)星集合體和3個(gè)衛(wèi)星通信段的集合體位置圖；圖6類似于圖5，但是包括5個(gè)成像衛(wèi)星；圖7是顯示本發(fā)明的3-衛(wèi)星、4-衛(wèi)星和5-衛(wèi)星的部分地面覆蓋(Fractional Earth Coverage)與天底(Nadir)分辨率的關(guān)系圖；圖8是本發(fā)明成像衛(wèi)星組成部分的分解視圖；圖9是本發(fā)明同步成像衛(wèi)星上設(shè)置的控制器中所包含組件的方框圖；圖10a、10b和10c是由具有超空間分辨率的GEO衛(wèi)星上看到的具有不同程度交通堵塞的公路俯視圖；圖11是接收來自衛(wèi)星的信息并根據(jù)由衛(wèi)星提供的信息提供信息服務(wù)的地面終端的方框圖；圖12是產(chǎn)生分配給導(dǎo)航系統(tǒng)和汽車駕駛?cè)说倪\(yùn)輸管理(包括環(huán)境狀況和交通擁擠)信息的過程的流程圖；圖13是報(bào)告由具有超-空間分辨率能力的GEO同步衛(wèi)星觀察到的運(yùn)輸管理(包括環(huán)境狀況和交通擁擠)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；圖14是用于接收和應(yīng)用關(guān)于有效路線選擇的運(yùn)輸管理(包括環(huán)境信息和交通擁擠)信息的過程流程圖；圖15是海上和地面氣象報(bào)警信息分配和報(bào)警系統(tǒng)的流程圖；圖16是顯示本發(fā)明數(shù)據(jù)如何可以由中央解釋服務(wù)使用的流程圖，該中央解釋服務(wù)以實(shí)時(shí)方式提供有關(guān)商品交易的數(shù)據(jù)；圖17是流程圖，描述了如何將根據(jù)本發(fā)明提取的與氣象有關(guān)的數(shù)據(jù)用于提供空運(yùn)、船運(yùn)、汽車運(yùn)輸和海洋貨船的不同運(yùn)輸路線的信息；圖18是本發(fā)明所采用的用于通過預(yù)測和避免自然災(zāi)害事件而將有關(guān)危險(xiǎn)降至最小以及隨后估計(jì)由該事件引起的損害的過程的流程圖；以及圖19是顯示本發(fā)明在公共設(shè)施中如電氣公共設(shè)施中如何用于再分配和再配置動(dòng)力的流程圖；
本發(fā)明的特點(diǎn)在于利用人體的固有處理能力，特別是與人腦的處理能力結(jié)合的人眼。人眼是一種本發(fā)明中采用的極有效的研究工具和組成部分，本發(fā)明利用光譜、空間、瞬時(shí)和輻射度屬性，這些屬性易于被結(jié)合人腦的人眼所處理。特別是，與成為圖像信息的終端“探測器”相關(guān)的人眼的屬性包括如下方面人眼習(xí)慣于做實(shí)時(shí)觀察；人眼連續(xù)更新成像的景物；人眼要求與收集和處理圖像相同的時(shí)標(biāo)；人眼提供周圍環(huán)境的同步的、多光譜(彩色)覆蓋；以及人眼自動(dòng)調(diào)整變化(晝夜)亮度級的寬度范圍，適度地降低其性能以連續(xù)提供大致相同光譜范圍內(nèi)的有價(jià)值信息。
目前監(jiān)測地球環(huán)境的儀器在這些方面比起人眼來要差得很遠(yuǎn)，該事實(shí)決定了與從基于空間的傳感器的監(jiān)測比，觀察者在地球表面上或附近觀察發(fā)生的重要現(xiàn)象的能力上會(huì)有差距。處于白天中可視波長的并對夜晚地球上觀測現(xiàn)象具有足夠敏感性的多-光譜地球覆蓋是少有的。在這樣少有的情況下，在低地球軌道(LEO)衛(wèi)星上形成該觀測平臺，這里不能形成地球的全圓盤、半球或全球透視，而是僅在掃描的檢測中。這樣，所基于的平臺離地球太近而不能利用可以迅速處理覆蓋整個(gè)景物的圖像的人眼和人腦屬性，該景物包括地球的全圓盤，假定提供給人眼的數(shù)據(jù)以保留所觀察事物真實(shí)動(dòng)態(tài)特性的方式和不以模擬時(shí)標(biāo)呈現(xiàn)，在模擬時(shí)標(biāo)中會(huì)在圖像框之間出現(xiàn)明顯的時(shí)間間隔。以圖像幀之間呈現(xiàn)明顯時(shí)間間隔的不連續(xù)方式提供圖像則不能利用人眼和人腦的處理能力。
本發(fā)明認(rèn)識通過結(jié)合由相對于地球上特定位置保持固定的GEO平臺獲取的圖像，避免了所觀測的地球表面和觀測平臺之間的內(nèi)在運(yùn)動(dòng)。此外，由GEO提供的透視使得可以捕捉地球表面的“全圖像”，以便人腦可以適當(dāng)處理基于整個(gè)地球的事件，并且觀測到目標(biāo)的可觀測動(dòng)態(tài)特性。此外，以圖像形式實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)使人眼和人腦之間結(jié)合便于以連續(xù)方式并在可向地球居民傳播報(bào)警信號以使其采取適當(dāng)預(yù)防措施(如果需要的話)的時(shí)幀范圍內(nèi)工作。此外，由于有利的零所有地球-衛(wèi)星差分不相關(guān)(differential irrelevant)運(yùn)動(dòng)，從GEO軌道進(jìn)行地球觀測。在GEO衛(wèi)星上的儀器能長時(shí)間地監(jiān)測和記錄在或接近地球發(fā)生的過程。相同景物連續(xù)進(jìn)入視野并可以根據(jù)需要對其頻繁采樣。
從GEO的遠(yuǎn)距離環(huán)境檢測也很有用，因?yàn)樵撐恢孟蛴^測者提供機(jī)會(huì)使其可以看見大部分半球，而缺少相對運(yùn)動(dòng)可具有由其看見展開的過程的好處。理論上講，從GEO，成像系統(tǒng)可以觀測到大約全半球的9°。但是，由于地球呈球形，景物按透視法縮小則減小了可以被有效監(jiān)測的實(shí)際的緯度范圍。軌道平面中的GEO衛(wèi)星攝像機(jī)可觀測到的最北邊的點(diǎn)位于北緯75°。但是，在擇一的實(shí)施例中，為增加這里描述的衛(wèi)星可以采用一個(gè)或多個(gè)極赤道衛(wèi)星。一個(gè)這樣的軌道是12小時(shí)周期的高度的橢圓，使其“懸掛”在延伸的時(shí)間周期的極上。盡管空間分辨率會(huì)隨衛(wèi)星的緯度變化而改變，在Molnyia軌道的8個(gè)衛(wèi)星也可以形成極區(qū)域的連續(xù)、活動(dòng)觀測。
GEO平臺提供環(huán)境監(jiān)測，該監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)是提供接近全半球的“活動(dòng)”和連續(xù)觀測。GEO上的衛(wèi)星傳感器可以長時(shí)間觀測發(fā)生在可觀測半球任何實(shí)際部分的事件。瞬變現(xiàn)像如火山噴發(fā)、電暴和流星以及演變得較慢的事件像洪水、生物體燃燒、土地覆蓋改變是從同步軌道研究和觀測的很好的選擇對像，實(shí)時(shí)更新和發(fā)送這些圖像。在這些可以通過本發(fā)明的快速成幀成像系統(tǒng)連續(xù)從同步軌道記錄的事件中，包括下列事件主要暴風(fēng)雨系統(tǒng)的每日運(yùn)動(dòng)；日/夜明暗界線的遷移；夜一邊變亮；主要森林著火；火山噴發(fā)；季節(jié)顏色變化；月亮的一月兩次的圓缺變化(limb transit)；日食；以及地球每日受到的大流星撞擊。
除了在同步有利點(diǎn)的地理現(xiàn)象的活動(dòng)覆蓋外，采用本發(fā)明的高空間和暫時(shí)分辨率攝像機(jī)還可以獲得關(guān)于地球上人活動(dòng)的特征的觀測，包括以下內(nèi)容夜晚中的城市燈光；大火；太空飛船的發(fā)送和返回；飛機(jī)的軌跡；以及大爆炸。
與工作在LEO軌道用于觀測地球上的事件的普通系統(tǒng)相比，本發(fā)明解決了將光傳感器放置在距離地球更遠(yuǎn)即赤道上方36000km的GEO上的問題。在該距離，為了以均勻適度的采樣頻率實(shí)現(xiàn)半球標(biāo)度覆蓋，提供較低的空間分辨率。因?yàn)檫@些GEO衛(wèi)星距離地球比LEO衛(wèi)星遠(yuǎn)100倍，相同的成像系統(tǒng)在LEO會(huì)提供大約10米的空間分辨率，而在GEO提供大約1km的空間分辨率。
本發(fā)明提出的另一個(gè)問題是地球的斷面尺寸對在千米標(biāo)度(或更好)空間分辨率進(jìn)行實(shí)時(shí)半球標(biāo)度觀測的造成問題。在GEO，地球赤道的1km對著大約30微弧度。全地球本身直徑處是17.3(0.30弧度)。
以對小到千米的鑒別特征的足夠分辨率來對可視半球進(jìn)行黑白采樣，則需要幾乎100百萬個(gè)分別的觀測。需要幾乎5億個(gè)采樣來生成500米分辨率的相同圖像。為將這樣大的地球圖像待到地面需要在數(shù)據(jù)通信帶寬、圖像生成時(shí)間和重復(fù)采樣頻率之間進(jìn)行平衡。為了進(jìn)行比較，單個(gè)兩維電視NTSC圖像由大約每景物300,000個(gè)采樣構(gòu)成，每秒30個(gè)景物、采用三種顏色中的一種，每秒總共約產(chǎn)生1千萬景物。
已經(jīng)認(rèn)識到本發(fā)明獲得的有效變化包括空間分辨率；暫時(shí)分辨率(即重復(fù)采樣頻率)；以及區(qū)域覆蓋。
直到最近出現(xiàn)兩維兆像素(megapixel)CCD陣列，基于空間的成像系統(tǒng)粗分成兩種。第一種是具有低空間分辨率但是高暫時(shí)分辨率的用兩維視像管的系統(tǒng)(如電視)。另一種成像系統(tǒng)包括具有高空間(千米標(biāo)度或更差)分辨率但是低暫時(shí)(較每秒少得多的圖像重復(fù)采樣)分辨率一維掃描系統(tǒng)。如上所述，任一個(gè)這樣的系統(tǒng)都不能以合理的更新速度提供足夠量的信息以便提供給人眼和人腦足夠信息以使其明確確定、跟蹤和評價(jià)在地球表面上或附近發(fā)生的事件。
由GEO監(jiān)測的過程在主要自然界瞬變。經(jīng)過已成像區(qū)域的變化可以包括穿過景物的特征的演變和遷移，如云層的移動(dòng)，或者實(shí)現(xiàn)并發(fā)生在景物內(nèi)的事件的捕捉，如閃電。前一種現(xiàn)象趨于進(jìn)行較慢演變而易于被掃描系統(tǒng)跟蹤。后一種現(xiàn)象更便于被視像管所覆蓋。
由于成像技術(shù)限制和根據(jù)在獲得半球標(biāo)度區(qū)域上好的空間分辨率的需要，由GEO進(jìn)行的環(huán)境監(jiān)測聚焦在云層的運(yùn)動(dòng)和特征上。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)依賴于掃描系統(tǒng)采用云層的形狀會(huì)比其移過景物變化得更慢的隱含假定。
景物采樣頻率與云層特征速度成正比而與觀測儀器空間分辨率成反比。方程F＝V/R有助于理解該現(xiàn)象，其中F是頻率，V是速度，R是空間分辨率。例如，以(V＝)每秒100米(330kph或220mph)的速度移動(dòng)、在1km(＝1000m)的分辨率下觀測的云層僅需要每10秒(F＝0.10/sec)重復(fù)采樣一次來觀測經(jīng)過從樣本到樣本的一個(gè)像素的移動(dòng)。云層一般在十分之一的該速度下移動(dòng)，各種因素包括空間飛行器指向不穩(wěn)定性使得難于辨別比樣本之間的像素小的運(yùn)動(dòng)。
為此，從GEO以等于或粗于1km的空間分辨率對地球成像以便辨別橫向云層團(tuán)移動(dòng)，不需要亞分暫時(shí)分辨率。實(shí)際上，這樣的采樣在區(qū)域標(biāo)度上可以每小時(shí)進(jìn)行幾次，至多每秒進(jìn)行一次。GEO中的掃描系統(tǒng)一般用于在圖像頻率、空間分辨率、區(qū)域覆蓋和通信帶寬之間進(jìn)行最令人滿意的折衷。該系統(tǒng)裝備有單個(gè)元件檢測器或短線性CCD陣列，機(jī)械式掃描經(jīng)過地球表面以慢慢建立圖像。由于要求建立兩維圖像的時(shí)間使這樣的系統(tǒng)不能形成本發(fā)明提供的實(shí)時(shí)、連續(xù)觀測。但是可以通過以下因素降低圖像頻率，目前認(rèn)識到其是結(jié)果有效變量提高掃描速度(其降低了靈敏度)；提高線性檢測器陣列的長度(通過增加更多的檢測器)；以及減小掃描區(qū)域的大小。
微粒適當(dāng)寄存每個(gè)關(guān)于地理景物的像素，并產(chǎn)生在由掃描過程建立的圖像內(nèi)的導(dǎo)航的上下文，空間飛行器必須極為穩(wěn)定。否則，掃描像素會(huì)在掃描中有一定程度的“偏移”而破壞景物的圖像整體性。由于掃描像素系統(tǒng)必須移動(dòng)光學(xué)敏感元件經(jīng)過景物，在不明亮狀態(tài)要聚集足夠的光以在監(jiān)測處于可見波長的過程是很難的。目前，從在低地球極地軌道防御氣象衛(wèi)星項(xiàng)目(DMEP)上的光學(xué)線掃描儀器僅能以低空間分辨率、一天一次提供特定地理位置內(nèi)夜晚城市燈光的觀測。
近年來，兩維多兆像素陣列的發(fā)展首次產(chǎn)生了電光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)以嶄新的空間分辨率從GEO看時(shí)，該電光學(xué)系統(tǒng)能提供實(shí)時(shí)、圍繞地球全圓盤的時(shí)鐘覆蓋。根據(jù)本發(fā)明，具有至少四個(gè)這樣的GEO系統(tǒng)的集合體在大部分可視地球上提供低于千米分辨率的實(shí)時(shí)覆蓋。每個(gè)衛(wèi)星在各衛(wèi)星視線內(nèi)向終端用戶提供實(shí)時(shí)“活動(dòng)”廣播。
如下所述，為了增大每個(gè)衛(wèi)星的分配能力，采用租用商業(yè)通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器以向不在特定衛(wèi)星直接視線內(nèi)的終端用戶提供遠(yuǎn)通信視線，該衛(wèi)星具有監(jiān)測用戶有興趣觀看該圖像的傳感器。另外，每個(gè)地球觀測衛(wèi)星采用寬帶下行線路通信信道和交叉線路的衛(wèi)星間通信管道以實(shí)現(xiàn)分配功能而不采用附加的通信管路。
如下所述，這里說明的用于圍繞地球進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像收集的和對收集圖像的進(jìn)行隨后數(shù)據(jù)分配的方法和裝置有三個(gè)獨(dú)特的組成部分。第一個(gè)部分是產(chǎn)生和收集實(shí)時(shí)圖像的方法、系統(tǒng)和裝置。第二部分是在高分辨率下以實(shí)時(shí)、連續(xù)的方式獲得大部分地球的圖像覆蓋的成像基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。第三部分是分配部分，它能將實(shí)時(shí)圖像分配給終端用戶。
圖2顯示了由本發(fā)明步進(jìn)一注視掃描技術(shù)產(chǎn)生的一部分地球的馬賽克圖像。地球的全盤馬賽克圖可以由單個(gè)幀建立，圖2中顯示了其中的一些幀。在圖2中，馬賽克圖掃描圖像的第一線由北極東面開始并包含游動(dòng)向西移動(dòng)的七個(gè)圖像。在圖2中，七個(gè)圖像中的前四個(gè)圖像顯示為2101、2102、2103和2104。下一行包括9個(gè)圖像，該行中的第一個(gè)圖像由2201所表示。接著，下一行圖像總共包括10個(gè)圖像，其中第一個(gè)圖像由2310表示，接下來的五行每一行包括11個(gè)圖像，具有11個(gè)圖像的前三行中的第一圖像由2401、2501和2506表示。接著具有11個(gè)圖像的這五行的是具有10個(gè)圖像、9個(gè)圖像和7個(gè)圖像的單行。下面由四個(gè)數(shù)字代碼XX-YY表示的每個(gè)圖像代表步進(jìn)-注視順序。前兩個(gè)數(shù)字(即“XX”)代表行數(shù)。后兩個(gè)數(shù)字代表特定行的圖像的順序數(shù)。例如02-04代表第二行的第四個(gè)圖像。01-01，01-02，01-03，01-04，01-05，01-06，01-0702-01，02-02，02-03，02-04，02-05，02-06，02-07，02-08，02-0903-01，03-02，03-03，03-04，03-05，03-06，03-07，03-08，03-09，03-1004-01，04-02，04-03，04-04，04-05，04-06，04-07，04-08，04-09，04-10，04-1105-01，05-02，05-03，05-04，05-05，05-06，05-07，05-08，05-09，05-10，05-1106-01，06-02，06-03，06-04，01-05，01-06，01-07，02-08，02-09，06-10，06-1107-01，07-02，07-03，07-04，07-05，07-06，07-07，07-08，07-09，07-10，07-1108-01，08-02，08-03，08-04，08-05，08-06，08-07，08-08，08-09，08-10，08-1109-01，09-02，09-03，09-04，09-05，09-06，09-07，09-09，09-09，09-1010-01，10-02，10-03，10-04，10-05，10-06，10-07，10-10，10-0911-01，11-02，11-03，11-04，11-05，11-06，11-07，
通過遞減覆蓋地球北端和南端的行(1-3行和9-11行)的圖像數(shù)，去除了14個(gè)圖像，形成121個(gè)圖像的矩形11×11光柵?？傆?jì)107個(gè)圖像幀堆積并彼此重疊以便形成合成圖像200(它僅是起說明目的一部分圖像)。這些幀每秒堆積一次，使得在地球上或附近迅速變化的事件被確實(shí)捕捉到并以連續(xù)方式將其呈現(xiàn)。以11位(bit)/像素捕捉該圖像數(shù)據(jù)并將其壓縮成8位/像素。接著將壓縮的數(shù)據(jù)分配到在寬帶下行線路信道(N信道中的一條，根據(jù)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器是否還負(fù)責(zé)將圖像數(shù)據(jù)從其它成像衛(wèi)星發(fā)送到地面終端)上。通過大約其10％的像素微數(shù)使每個(gè)單獨(dú)圖像幀彼此重疊，以便調(diào)節(jié)衛(wèi)星從中心點(diǎn)的偏移。
圖3是顯示如何在GEO收集成像信息并將其作為實(shí)時(shí)信息分配給不同客戶的示意圖。在圖3中，所示的地球302表面為彎曲表面，限定了由成像衛(wèi)星300、314或通信衛(wèi)星316的視力通信線。圖3所示系統(tǒng)所具有的結(jié)構(gòu)可收集地球表面的高分辨率、實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，并將該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直接分配給帶有自己的接收天線(如拋物柱面反射器、相位天線或類似物，或者間接通過通信衛(wèi)星)的用戶終端312或遠(yuǎn)程終端裝置310。視線以外的用戶304能通過由地面-基通信線路306表示的地面機(jī)構(gòu)，如公共交換電話網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)連接無線線路如LMDS或類似物，更方便的接收信息。地面終端308以S-帶上線路和X-帶下線路(或Ka帶下線路)與成像衛(wèi)星300聯(lián)系。如圖所示，衛(wèi)星314通過衛(wèi)星交叉線路或遠(yuǎn)程終端310接收來自成像衛(wèi)星300和其它衛(wèi)星的信息。衛(wèi)星314接著可以在一個(gè)N-1其它通信信道中重新廣播在其它衛(wèi)星收集的圖像數(shù)據(jù)，其中N是該系統(tǒng)中成像衛(wèi)星數(shù)。衛(wèi)星300和314可以通過穿過地面終端308、遠(yuǎn)程終端310的衛(wèi)星上線路或通過衛(wèi)星交叉線路接收來自遠(yuǎn)程用戶的請求信息，或許接受來自通信衛(wèi)星316的請求信息。
如圖所示，輪船1200處于成像衛(wèi)星314的覆蓋區(qū)內(nèi)，可以直接接收來自成像衛(wèi)星314的廣播信息。該信息可以呈實(shí)時(shí)提供給海上輪船的氣象形式數(shù)據(jù)形式，使該輪船可以根據(jù)傳送的實(shí)時(shí)氣象信息來調(diào)整其航線。在該實(shí)施例中，輪船1200直接從衛(wèi)星接收原成像數(shù)據(jù)并以直觀地圖(visual map)格式對該數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化和顯示?？梢詫⒌貓D數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在局部存儲(chǔ)介質(zhì)上，如盤或光盤上，然后將氣象信息覆蓋在該地像上。在交通擁擠地區(qū)，如Malacca或Gibraltar Straights，氣象和單獨(dú)輪船位置的觀測可以使其與精確導(dǎo)航定位設(shè)備相互作用而提供更有效的措施來管理航線和避免碰撞。顯然，輪船航跡的出現(xiàn)(其存在依賴于環(huán)境狀態(tài))增強(qiáng)了通過較小船舶的空間-基平臺的監(jiān)測。
在陸地和空中運(yùn)輸中有類似的考慮?？梢栽谥醒胩幚碓O(shè)備檢查越過潛在航線的環(huán)境狀況觀測，在中央處理設(shè)備可以對信息進(jìn)行評價(jià)并選擇理想航線。接著將該信息傳播給用戶。但是，對于合適的大氣狀況，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生可見的軌跡，即使以千米標(biāo)布分辨率，也可以很容易從空間獲知。采用分辨率勉強(qiáng)能辨別道路本身的系統(tǒng)很難檢測到道路交通量。但是在夜晚，通過上前個(gè)照明燈照亮而可以更清楚看見擁擠的道路。燈光強(qiáng)度與交通量密度、可以與其它數(shù)據(jù)結(jié)合的信息相關(guān)以提供增強(qiáng)的交通量檢測。
另外，連接有具有有關(guān)無線通信線路的計(jì)算機(jī)的地面終端308(如圖11所示)提供廣播給用戶的氣象模式信息信號。該廣播可以呈加密傳輸(例如用PGP加密)形式，使得只有具有密匙的用戶才能獲取該傳輸。該傳輸可以超出通過視力傳輸線的方式如以HF頻率進(jìn)行，或者通過重復(fù)衛(wèi)星廣播以超出視力通信線的方式進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，廣播消息僅包括影響特定用戶的區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，輪船1200(或其它用戶，如地面-基用戶)可以請求關(guān)于特定位置的氣象數(shù)據(jù)。
地面終端308包括用于檢測所選擇氣象模式并自動(dòng)生成報(bào)警消息的處理器，報(bào)警消息通過連接Internet的e-mail或其它電子地址分配給用戶。另外，在地面終端308的顯示屏幕上看到氣象數(shù)據(jù)的人可通過手動(dòng)操作檢測所選擇的氣象事件并產(chǎn)生報(bào)警消息，其緊跟著由警告用戶有危險(xiǎn)的電子Internet消息，用戶包括那些位于受影響區(qū)域內(nèi)的或在危險(xiǎn)氣象模式下的道路上的用戶。來自具有高精度GPS獲得地球表面上車輛位置的GEO平臺的和大氣中的配合活動(dòng)圖像數(shù)據(jù)提供了產(chǎn)生任何運(yùn)輸系統(tǒng)中道路狀況的三維描述。這樣的顯像是對當(dāng)前以地圖和雷達(dá)屏幕提供的兩維描述的極大改進(jìn)。運(yùn)輸系統(tǒng)的三維全息照相描述可具有用于最佳路線選擇、交通量管理和避免碰撞的主要分支。如果具有特定屬性(如龍卷風(fēng)、雷暴活動(dòng)、特定云層頂)氣象事件處于用戶的區(qū)域內(nèi)，通過參考用戶已經(jīng)將其e-mail消息存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)庫，地面終端308產(chǎn)生電子Internet報(bào)警，如e-mail消息，以通過地面線路或無線通信機(jī)構(gòu)如通過GEO遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星或利用LEO衛(wèi)星集合體(如Teledesec或Globalstar)向用戶發(fā)送e-mail消息。在R.White“計(jì)算機(jī)如何工作(How computer work)”，QUE公司，1999和在P.Gralla“Internet如何工作(How Internet Works)”，QUE gongsi，1999中說明了類似于地面終端308中采用的e-mail功能和結(jié)構(gòu)，這里通過參考而結(jié)合兩篇文章的全部內(nèi)容。電子報(bào)警可以發(fā)送到用戶的特定個(gè)人Internet地址或Internet訪問和服務(wù)供應(yīng)商，該供應(yīng)商可以這樣合并作為有益特征的該消息的通用傳送。
地面終端308還可起中央“解釋服務(wù)”的作用，用于提供特定工業(yè)中使用的氣象數(shù)據(jù)的預(yù)期結(jié)果。例如，地面終端308可以包括一種機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在事實(shí)上可以影響這些區(qū)域的農(nóng)產(chǎn)品的特定區(qū)域內(nèi)識別與特定氣象事件有關(guān)的服務(wù)請求氣象數(shù)據(jù)的特定用戶。當(dāng)引起該農(nóng)產(chǎn)品影響事件時(shí)，地面終端308產(chǎn)生報(bào)警(也許是發(fā)給用戶的警告用戶已經(jīng)觀測到影響農(nóng)作物貿(mào)易的特定影響的e-mail消息、分頁消息或有線或無線電話呼叫)。地面終端308還可分配運(yùn)輸活動(dòng)的消息，如飛行、駕駛、車輛運(yùn)輸、或船運(yùn)。在每個(gè)這些實(shí)例中，包括由特定運(yùn)輸服務(wù)提供的航線消息的無線通信消息通過無線通信線路如蜂窩式通信線路或衛(wèi)星中繼語音或數(shù)據(jù)通信線路發(fā)送給移動(dòng)物(asset)。因此，由于一些會(huì)危害飛機(jī)1201安全危害局部化氣象事件，飛機(jī)1201可接收到繞行信息。類似地，車輛運(yùn)輸公司會(huì)選擇使卡車1202繞行或者船運(yùn)服務(wù)會(huì)選擇使輪船1200繞行以避開會(huì)阻礙運(yùn)輸工作的氣象。根據(jù)由地面終端308組織的服務(wù)提供的氣象相關(guān)事件，運(yùn)輸公司不會(huì)選擇派遣其車輛。
圖4是顯示圖3所示成像衛(wèi)星300的圖像收集和分配部分的相應(yīng)信號和控制組成部分的方框圖。采用向光學(xué)和掃描系統(tǒng)403和CCD成像系統(tǒng)提供控制數(shù)據(jù)的成像系統(tǒng)控制器401來控制數(shù)據(jù)捕捉和攝像機(jī)控制操作。光學(xué)和掃描系統(tǒng)403包括成像系統(tǒng)的機(jī)械/光學(xué)組成部分，光在其中固定不變。另外，可以有控制地調(diào)整光以便調(diào)整成像系統(tǒng)的視野范圍。在該可調(diào)整結(jié)構(gòu)中，成像系統(tǒng)控制器401向光學(xué)和掃描系統(tǒng)403提供輸入控制信號，以便調(diào)整掃描系統(tǒng)內(nèi)的光，從而調(diào)整了視野范圍。在本實(shí)施例中，光固定不變，光學(xué)和掃描系統(tǒng)403接收來自成像系統(tǒng)控制器401的掃描控制信號，在上線路傳輸請求消息中控制器401依次接收來自地面站的信號?？蛇x擇掃描類型包括(a)全光柵掃描，(b)地球-參考(geo-referenced)跟蹤，跟蹤越過地球表面的點(diǎn)，以及(c)指向停止(dwells)，其中成像系統(tǒng)集中在地球表面的特定部分。雖然目前描述了三個(gè)掃描操作，本發(fā)明不限于僅執(zhí)行這三個(gè)掃描操作，而是這三個(gè)操作的組合，以及其它操作。
光學(xué)和掃描系統(tǒng)403包括裝在平衡架上的鏡，該鏡位于光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，其方向設(shè)置在要在光聚焦平面上成像的區(qū)域內(nèi)。作為擇一的方案，通過降低轉(zhuǎn)速或者加速衛(wèi)星上使用的動(dòng)量輪或排出少量站保持燃料，整個(gè)衛(wèi)星本身可以作部分旋轉(zhuǎn)，如參照圖8所述的那樣。通過移動(dòng)衛(wèi)星本身，在衛(wèi)星的成像部分中不需要移動(dòng)部件。
一旦調(diào)整好光，如果必須提供理想的視野，則CCD成像系統(tǒng)405以電子格式捕捉圖像。CCD成像系統(tǒng)接收指揮幀速度和通/斷操作的定時(shí)控制信號。CCD成像系統(tǒng)405包括KAH-16801系列4096(H)×4096(V)陣列，如由Eastman Kodak，Microelectronics Division，Rochester，NewYork，14650出版的像素兆像素全幀CCD圖像傳感器性能說明書所描述的，這里通過參考而合并該說明書的全部內(nèi)容。另外，可以采用2048×2048像素CCD或1024×1024CCD，如KAI-4000M系列2048(H)×2048(V)像素兆像素行間(Pixel Megapixel Interline)CCD圖像傳感器性能說明書，Eastman Kodak，Microelectronics Division，Rochester，NewYork，14650，修訂0，12月23日，1998，和KAI-1010系列1024(H)×1024(V)像素兆像素行間CCD圖像傳感器性能說明書，Eastman Kodak，Microelectronics Division，Rochester，New York，14650，修訂4，12月18日，1998，中所描述的那樣，這里通過參考而合并兩份說明書的全部內(nèi)容。此外，可以將任何多CCD陣列單元組合用于多攝像機(jī)。例如，可以和提供地球全盤圖像的光一起使用一個(gè)CCD陣列單元，而第二CCD陣列設(shè)置在捕捉地球表面更小部分的圖像的另一光路上。
一旦在CCD中捕捉到相應(yīng)的景物，CCD成像系統(tǒng)405向當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)緩沖器407提供數(shù)字輸出流，緩沖器將該圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。前一個(gè)存儲(chǔ)的數(shù)字圖像保存前一個(gè)圖像數(shù)據(jù)緩沖器411中，使得前一個(gè)圖像和當(dāng)前圖像可在圖像比較器409中進(jìn)行比較。保持前一個(gè)幀還有助于準(zhǔn)備動(dòng)畫循環(huán)。如果圖像是關(guān)于相同地理區(qū)域的，(固定指向，這種情況對于廣視野攝像機(jī)總是發(fā)生，而對于高分辨率攝像機(jī)是偶爾發(fā)生)，將該數(shù)據(jù)發(fā)送到圖像差異壓縮處理器413。但是，如果該圖像不是關(guān)于相同區(qū)域的，則該圖像被傳送到全圖像壓縮處理器415。
因此，將圖像差異壓縮處理器413和全圖像壓縮處理器415的輸出傳送給遙測系統(tǒng)417，其通過X-帶或經(jīng)過天線9的Ka-帶中的下線路提供信號的數(shù)據(jù)協(xié)議格式和傳輸。通過經(jīng)過天線421的S-帶提供來自地面站的上線路信號。
成像系統(tǒng)控制器401、當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)緩沖器407、前一個(gè)圖像數(shù)據(jù)緩沖器411和圖像比較器409，以及圖像差異壓縮機(jī)構(gòu)413和全圖像壓縮機(jī)構(gòu)415可以和一個(gè)或多個(gè)普通用途處理器和有關(guān)的存儲(chǔ)器一起執(zhí)行。另外，可以采用應(yīng)用特殊集成電路(ASICs)、現(xiàn)場可編程陣列(FPGA)邏輯和類似物來執(zhí)行相應(yīng)操作者和機(jī)構(gòu)的所有或選擇部分。
可以采用各種壓縮算法，包括標(biāo)準(zhǔn)通用件壓縮算法如MPEG-2，如Haskel，B等，“數(shù)字視頻對MPEG-2的介紹(Digital VideoAnIntroduction to MPEG-2)”，Chapman和Hall，ISBN01-412-08411-2，1996中說明的那樣，這里通過參考而合并其全部內(nèi)容。
多兆像素CCD系統(tǒng)的出現(xiàn)使得采用電子-光學(xué)系統(tǒng)來以可視波長的、圍繞時(shí)鐘并以低于千米分辨率獲得地球的大部分覆蓋。產(chǎn)生圖像的方法大多模仿人眼，眼睛本身采用能辨別“彩色”的并工作在低亮度級的降級模式的光敏檢測器的兩維陣列。最近技術(shù)上取得的進(jìn)展在于產(chǎn)生多-兆像素CCD陣列，如2048×2048 Kodak KAI 4000，使得可以采用單獨(dú)注視成像系統(tǒng)獲得更好的分辨率。為在目光下產(chǎn)生全像僅需要幾微秒持續(xù)時(shí)間的曝光，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前所定義的“實(shí)時(shí)”應(yīng)用。由于具有這樣的CCD陣列，可以在GEO夜晚照明狀態(tài)下在大約一秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生圖像。
如前所述，“旋轉(zhuǎn)-掃描”、“飛點(diǎn)”和“時(shí)間延遲積分”成像系統(tǒng)對于提供來自GEO的地球全盤的“實(shí)時(shí)”或“圍繞時(shí)鐘”覆蓋是不實(shí)用的。以前提出使用兩維CCD兆像素的方案受到與地球尺寸相比的裝置尺寸的限制。這些早期研究和方案集中在亞-兆像素陣列能力以在幾分鐘內(nèi)產(chǎn)生日照地球的覆蓋，但是從沒有考慮獲得連續(xù)圖像順序的值和用人眼和腦對圖像進(jìn)行處理之間的相互影響。
在過去的設(shè)計(jì)中，為了產(chǎn)生由兩維幀構(gòu)成的地球全盤馬賽克圖，要求過快地獲取圖像以致不能有足夠的時(shí)間曝光。這樣的系統(tǒng)在低亮度級成像的能力得到這樣的折衷。相反，兩維多-兆像素CCD陣列有優(yōu)于以前方案8倍的改進(jìn)。在僅需要約100個(gè)幀以產(chǎn)生全盤馬賽克圖處可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到一秒的單個(gè)幀時(shí)間。由于最大曝光時(shí)間為一秒，可以進(jìn)行全盤的日夜覆蓋。要求產(chǎn)生地球的步進(jìn)-注視馬賽克圖的時(shí)間僅比以前方法快兩倍，相應(yīng)降低了圖像模糊程度。
對于空間應(yīng)用，最好為幀傳送CCD陣列(如Kodak’s KAI系列)，因?yàn)槟軐ζ溥M(jìn)行電屏蔽(ectronically shuttered)，降低了對機(jī)械故障的敏感度。添加CCD(如Kodak’s KAI系列的彩色版本)中集成像素篩選器的實(shí)現(xiàn)了單個(gè)幀中獲得的多光譜測量。
當(dāng)在對給定地理區(qū)域重復(fù)采用中編輯幀時(shí)，可以顯示其全多光譜特征。防機(jī)械、或全幀CCD陣列如Kodak’s KAI系列的等級高至4096×4096或更高，其具有提高區(qū)域覆蓋或?qū)ο嗟葏^(qū)域采用更高分辨率的優(yōu)點(diǎn)。添加機(jī)械篩選器輪或具有多CCD陣列的分離束光結(jié)構(gòu)(split beam opticsarchitecture)使得可在稍微較低的速度下產(chǎn)生多光譜圖像，雖然比由旋轉(zhuǎn)掃描和飛點(diǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的當(dāng)前全色圖像要快得多。
最后，本申請文件給出的利用多-兆像素CCD陣列的成像系統(tǒng)質(zhì)量、容積足夠小，并足以在操作中采用小動(dòng)力，向衛(wèi)星提供多電子-光學(xué)傳感器是適用的選擇并是擇一的實(shí)施例。在事故事件中或者如果暫停正常全盤掃描以便對特定地理區(qū)域提供高的暫時(shí)覆蓋則多傳感器的好處是很明顯的。在該事件中，附加的成像系統(tǒng)可以保持全盤覆蓋，或者通過較低分辨率的設(shè)計(jì)或者以全盤的低頻采樣工作，如所要求的那樣隨停止調(diào)整而變化。
這里提供的全球系統(tǒng)屬于攜帶至少兩個(gè)可視成像系統(tǒng)的衛(wèi)星，其中每個(gè)系統(tǒng)采用多-兆像素兩維CCD陣列來瞬時(shí)捕捉設(shè)計(jì)光譜范圍內(nèi)和視野中所有視覺波長的反射光。當(dāng)具有的空間分辨率由粗向細(xì)變化時(shí)，每個(gè)系統(tǒng)的的視野從較大變?yōu)檩^小。系統(tǒng)以最粗分辨率所提供的最寬視野包括從GEO(17.3)看到的地球的整個(gè)全盤。所有其它系統(tǒng)的光校靶鏡(bore-sight)自由瞄準(zhǔn)并能在由最寬視野覆蓋的區(qū)域內(nèi)對其掃描以實(shí)時(shí)產(chǎn)生高分辨率半球標(biāo)度圖像的馬賽克圖，同時(shí)保證最精確圖像導(dǎo)航和盡可能圖像重合。
例如，CCD成像系統(tǒng)405(圖4)合并成CCD裝置中的一個(gè)，具有電模板(electronic shuttering)的2048×2048焦平面CCD幀傳送檢測器陣列提供地球白天的實(shí)際瞬時(shí)圖像并在大約5.5km的天底點(diǎn)分辨率。衛(wèi)星具有足夠的穩(wěn)定性以使相同系統(tǒng)在定時(shí)曝光模式下工作以收集夜晚亮度級的地球圖像。具有相同CCD陣列的第二系統(tǒng)在具有廣視野儀器的系列中以500米空間分辨率工作。儀器采用步進(jìn)-注視掃描設(shè)計(jì)以在不超過兩秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生全盤圖像。通過該系統(tǒng)的多數(shù)地球觀測在低于千米分辨率下進(jìn)行。作為擇一選擇，可以包括4096×4096陣列以增加或取代2048×2048CCD，以便改進(jìn)系統(tǒng)性能，即使要求四倍于該數(shù)據(jù)速度以獲得相同覆蓋性能，因而要求比15MKZ/更大的遙測帶寬。
關(guān)于提供全球覆蓋的方法和系統(tǒng)，現(xiàn)在來討論同步軌道上的衛(wèi)星的相對定位和數(shù)量。為了從GEO以高于1km的空間分辨率覆蓋大部分地球，要求包括至少四個(gè)衛(wèi)星的集合體，如圖5所示。如下所述，圖6顯示了具有5個(gè)成像衛(wèi)星的系統(tǒng)。
在詳細(xì)說明圖5和圖6中的集合體之前，首先認(rèn)識到具有天底點(diǎn)分辨率為500m的全盤成像系統(tǒng)的單個(gè)GEO衛(wèi)星能觀測北緯和南緯75°之間以及東經(jīng)和西經(jīng)75°上下的地球盤。通過記錄其中心為衛(wèi)星天底點(diǎn)的地球表面上的全圓而發(fā)現(xiàn)有效注視區(qū)。在這種情況下，由地球表面與75°圓錐寬的并且頂點(diǎn)位于GEO衛(wèi)星上的底相交而產(chǎn)生的圓周來限定覆蓋，如圖所示。由于具有許多衛(wèi)星，對北緯和南緯75°的覆蓋或96.6％地球表面的覆蓋將是連續(xù)和完全的。但是，必須對耗資高的衛(wèi)星數(shù)量進(jìn)行限制，而圖像分辨率隨著距太陽直射點(diǎn)的距離而降低。高分辨率光提供較寬覆蓋圓錐。提供0.5千米天底點(diǎn)的系統(tǒng)在由52.5°的角半徑圓錐限定的區(qū)域內(nèi)提供大約1km分辨率。
例如，如圖7所示，三個(gè)等距放置衛(wèi)星可以用500m分辨率系統(tǒng)提供低于50％地球的低于千米的覆蓋。即使具有375m分辨率光，覆蓋中的顯著間隙保持在低緯度和中緯度。相反，如圖7所示，四個(gè)衛(wèi)星填充在間隙間并能提供與接近四分之三地球相同的覆蓋水平。這樣，為以低于千米分辨率覆蓋大部分地球，至少需要四個(gè)衛(wèi)星來裝備具有月0.5千米分辨率的成像系統(tǒng)。圖7顯示了從4個(gè)衛(wèi)星提高到5個(gè)衛(wèi)星時(shí)的改善有遞增。
圖5中顯示布置了4個(gè)衛(wèi)星，四個(gè)不同的成像衛(wèi)星501、505、507和511。增加了通信衛(wèi)星503、508和509。成像衛(wèi)星501、505、507和511以及通信衛(wèi)星503、508和509與地面控制設(shè)備515、517、523和513通信，如圖所示。此外，提供通信轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)程終端521、524和519以便具有轉(zhuǎn)發(fā)能力。轉(zhuǎn)發(fā)能力的目的和功能是在當(dāng)不能進(jìn)行視線通信時(shí)有助于由成像衛(wèi)星捕捉的數(shù)據(jù)的全球傳播和分配。
關(guān)于全球圖像分配特征，每個(gè)成像衛(wèi)星501、505、507和511，采用空間對地面通信線路，采用X-帶或KA-帶轉(zhuǎn)發(fā)器的X-帶或Ka-帶線路，將圖像數(shù)據(jù)傳遞到地面。設(shè)計(jì)衛(wèi)星天線形狀和大小以提供覆蓋區(qū)，從而覆蓋幾乎全部可視半球。另外，也許設(shè)計(jì)的天線結(jié)構(gòu)可提供特定點(diǎn)光束，該點(diǎn)光束指向特定地理位置以支持特定用戶。還可以采用通信衛(wèi)星503、508和509上的租用轉(zhuǎn)發(fā)器來分配來自一個(gè)接收器端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)孛?基網(wǎng)絡(luò)如Internet的容量提高時(shí)，商業(yè)通信衛(wèi)星可以利于補(bǔ)充該結(jié)構(gòu)，以及無線通信節(jié)點(diǎn)如LMDS或類似物。本發(fā)明采用電信和數(shù)據(jù)分配的全球基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，規(guī)劃將來自每個(gè)衛(wèi)星的單個(gè)接收器視野的半球分配合并到“推挽(push-pull)”結(jié)構(gòu)作為分離廣播或作為通過由Internet或其它地面基網(wǎng)絡(luò)“拉”而提供的數(shù)據(jù)。術(shù)語“推挽”表示連續(xù)廣播或可以交互式請求的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要而被頻繁“拉出”Internet。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)必須被分配到每個(gè)衛(wèi)星視線以外或其GEO視界以外。可以采用具有至少3個(gè)商用通用衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)上的租用轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬，或采用成像衛(wèi)星之間的交叉-線路連接，或者二者的組合，來實(shí)現(xiàn)上述分配。
多-兆像素通信的實(shí)時(shí)全球分配要求對地面通信亞-系統(tǒng)的遙感平臺空間具有足夠遙測帶寬以盡快傳送其收集的數(shù)據(jù)。實(shí)際要求的帶寬數(shù)，一般大約15MHZ/信道，可以通過數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)而降低。應(yīng)該在每個(gè)通信衛(wèi)星上分配足夠帶寬以將數(shù)據(jù)由集合體中的每個(gè)衛(wèi)星上帶走，該帶寬包括每個(gè)衛(wèi)星上每個(gè)的15MHZ帶寬。盡管三個(gè)通信衛(wèi)星提供半球之間的通信線路，由于衛(wèi)星之間的中緯度至高緯度的大部分地球表面不在直視視線內(nèi)，因此也存在覆蓋間隙。當(dāng)4個(gè)GEO觀測平臺提供更完全的覆蓋時(shí)，圍繞地球等距離設(shè)置的四個(gè)通信衛(wèi)星可以直接向終端用戶廣播數(shù)據(jù)，至少直到高容量地面通信線路完全在整個(gè)世界范圍內(nèi)形成。
通過商用電信衛(wèi)星分配數(shù)據(jù)，每個(gè)成像衛(wèi)星需要至少一個(gè)地面站以起“彎管(bent pipe)”的作用。該站使數(shù)據(jù)改線，其通過標(biāo)準(zhǔn)地面基通信線路直接到達(dá)至少一個(gè)“遠(yuǎn)程終端”，數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)程終端被傳送到作進(jìn)一步分配的通信衛(wèi)星。遠(yuǎn)程終端設(shè)施還可其彎管作用，用于接收來自其它位于本地視界下的成像衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸。最終，在北緯和南緯約70°之間的地球上任何頂點(diǎn)視界之上的通信衛(wèi)星可將來自這些在本地視界之下的衛(wèi)星的數(shù)據(jù)分配，而這些數(shù)據(jù)是不能作直播的。此外，為了避免分配瓶頸現(xiàn)象，數(shù)據(jù)最好在盡可能寬的區(qū)域上，以便在衛(wèi)星視線范圍內(nèi)任何地方都可接收到。
盡管提供了5個(gè)不同成像衛(wèi)星601、603、605、607和609，但是圖6與圖5是相似的。在圖6所示的方案中，三個(gè)通信衛(wèi)星支持全世界的通信，用于分配成像衛(wèi)星接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，還可以使用補(bǔ)充的通信衛(wèi)星和遠(yuǎn)程終端。
圖8是本發(fā)明中采用的成像衛(wèi)星的分解視圖。在衛(wèi)星中裝有通信天線，如天線801和823，提供用于控制和數(shù)據(jù)分配的通信線路。衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)包括星傳感器803、雷達(dá)805、推進(jìn)器837和有效負(fù)載支承件835。星傳感器803起姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)的作用，監(jiān)測衛(wèi)星和地球的相對位置，使得可將成像系統(tǒng)合適校準(zhǔn)。太陽能電池板833向系統(tǒng)提供電力。此外，各種電池825設(shè)置在離開-板821并向主電機(jī)819提供電力。壓力罐7設(shè)置在提供系統(tǒng)控制功能的機(jī)載處理器816上。設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器813以提供交叉線路中衛(wèi)星和其它衛(wèi)星之間或衛(wèi)星對地面站的通信能力。加速計(jì)811和動(dòng)量輪809使衛(wèi)星的中一板831部分具有穩(wěn)定衛(wèi)星的能力。在擇一的實(shí)施例中，當(dāng)掃描越過地球圖像時(shí)，通過衛(wèi)星執(zhí)行的掃描操作通過降低輪809的轉(zhuǎn)速-預(yù)定量來執(zhí)行，使得衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)特定量，以便根據(jù)特定掃描順序來捕捉理想圖像。配合慣性基準(zhǔn)來執(zhí)行該掃描操作，使得衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)兩得以控制。通信數(shù)據(jù)線路829提供專有數(shù)據(jù)線路用于支持X-帶或KU-帶通信，例如支持用于分配數(shù)據(jù)的至少N信道通信。有效負(fù)載板839支撐捕捉地球圖像的衛(wèi)星的成像部分。
圖9是圖4中所示的成像系統(tǒng)控制器401的方框圖?？刂破?01使用系統(tǒng)總線903以與具有硬件的CPU901互連。特別是，CPU901接收來自ROM的軟件指令，包括控制算法以實(shí)現(xiàn)全盤操作、跟蹤穿過地球表面的點(diǎn)的GEO-基準(zhǔn)跟蹤操作以及駐留點(diǎn)測定算法，以便使成像系統(tǒng)駐留在特定方向以預(yù)定時(shí)間段。RAM905保存臨時(shí)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以在接收來自遙測系統(tǒng)517(圖4)的數(shù)據(jù)以及通過全圖像壓縮機(jī)構(gòu)415由圖像比較器409提供的判斷信息時(shí)使用。ASIC909和PAL-911與CPU901配合以硬件方式執(zhí)行在CPU901中隨意執(zhí)行的算法。CPU901的輸出經(jīng)過I/O控制器913傳送到光學(xué)和掃描系統(tǒng)403(圖4)和CCD成像系統(tǒng)405(圖4)。
幀緩沖器930與系統(tǒng)總線903相連，幀緩沖器930一次接收來自衛(wèi)星成像系統(tǒng)的一個(gè)幀信息，并對該具有數(shù)據(jù)的幀與其它具有在相鄰點(diǎn)及時(shí)獲得的數(shù)據(jù)的幀一起進(jìn)行加、平均和標(biāo)準(zhǔn)化處理，以便當(dāng)衛(wèi)星成像系統(tǒng)工作超-空間分辨率模式時(shí)提高特定圖像的分辨率。此外，通過對視頻幀進(jìn)行平均，提高了成像系統(tǒng)的有效分辨率。另外，如果衛(wèi)星工作在操作的點(diǎn)-控制(spot-steering)模式，其中不選擇地球圖像的全盤，而是根據(jù)通過IO控制器913接收的用戶請求來駐留在地球表面上的特定區(qū)域，接著由成像系統(tǒng)處理和選擇的光能量值提高了并提供作為本成像系統(tǒng)觀測對像的地球表面的更精確表示。
模式(pattern)識別機(jī)構(gòu)935也連接到系統(tǒng)總線上，并包括具有公路或其它道路的地球表面上所選擇部分的背景圖像，該道路上的用戶已經(jīng)請求關(guān)于交通擁擠的信息。此外，模式識別機(jī)構(gòu)935包括在用戶經(jīng)過的區(qū)域中預(yù)定義交通量水平的預(yù)存儲(chǔ)圖像的數(shù)據(jù)庫。在可方便檢索的數(shù)據(jù)庫根據(jù)用戶數(shù)量對每個(gè)用戶區(qū)域按目錄分類。當(dāng)用戶請求擁擠信息時(shí)(或根據(jù)預(yù)定計(jì)劃)，模式識別機(jī)構(gòu)935從幀緩沖器930中檢索幀緩沖器的內(nèi)容并相對于所分析區(qū)域的預(yù)存儲(chǔ)區(qū)域比較相同。該分析基于顏色或者反射或發(fā)射光強(qiáng)度的變化。模式識別機(jī)構(gòu)935接著判斷幀緩沖器930的內(nèi)容是否足以接近預(yù)定閾值(如與存儲(chǔ)的交通高度擁擠的模式強(qiáng)相關(guān))以確定公路預(yù)定路段的交通擁擠程度是“高”、“中”或“低”，盡管還可以采用更多的擁擠程度。模式識別機(jī)構(gòu)提供了在包含于幀緩沖器930中存儲(chǔ)模式和圖像信息之間的并采用多個(gè)檢測算法(如至少均方判定)中任何一個(gè)的不同操作，識別擁擠模式中哪個(gè)更可能呈現(xiàn)給該對特定地理區(qū)域。一旦獲得判定，模式識別機(jī)構(gòu)935將擁擠程度消息發(fā)送給CPU901，以通過IO控制器913發(fā)送給地面終端。
另外，識別交通擁擠量的過程可以在利用處理器和終端的存儲(chǔ)器特征的地面終端執(zhí)行。但是，在本實(shí)施例中，CPU901產(chǎn)生交通擁擠消息并通過IO控制器913將其發(fā)送到地面站以廣播給請求用于用戶的交通服務(wù)信息的用戶。來自同步軌道的超-分辨率成像由同步軌道以光波長提供地球的覆蓋在這里定義為術(shù)語“超分辨率”，其意義在于，以可與當(dāng)前低地球軌道中的系統(tǒng)相匹敵的空間分辨率提供整個(gè)可視地球表面的非常頻繁的圖像。從定量上講，超-分辨率指的是在快于每2-3分鐘的暫時(shí)分辨率下、在明顯高于100米的像素瞬時(shí)視野(IFOV)的空間分辨率下的整個(gè)可視地球的覆蓋。另外，使用可以與點(diǎn)-控制一起使用的超-分辨率，其中不以連續(xù)方式掃描空間基光學(xué)系統(tǒng)，而是根據(jù)請求保持駐留在地球表面上的預(yù)定位置。利用GEO的超分辨率覆蓋系統(tǒng)(GHRCS)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想通信設(shè)想FCC在無源地球勘測中使用的衛(wèi)星的地球通信空間分配X-和Ka帶。在X-帶中容許375MHZ，而在Ka帶(25.25-27.00GHz)中容許1.75GHZ。X-帶容量是375Mbps，Ka帶容量是1.75Gbps，其表示每秒可以傳送的最大非壓縮數(shù)據(jù)量，和地球的相應(yīng)最高分辨率覆蓋。對于獲得地球全盤的“活動(dòng)”覆蓋的實(shí)施例，如前述定義，則每2分鐘執(zhí)行一次地球全盤的掃描。精確的空間和暫時(shí)分辨率會(huì)被折衷選擇而達(dá)到與極限值相應(yīng)的精確值。假定數(shù)據(jù)壓縮(比方說100∶1)提高了該極限。這里提供了一種方法以對GHRCS的能力設(shè)置限制。
圖像大?。?.75Gbps*120sec/Full Disk*100/8bits/Byte＝2625GB/Full Disk或2.625TeraBytes/Full Disk。在1字節(jié)/圖像像素，一側(cè)有1.62百萬像素的陣列，但是還可采用越過地球盤掃描的多兆像素陣列，以解決陣列大小的問題。
地球全盤的大小是17.3°或0.302弧度，這表示每個(gè)像素必須對著約0.19微弧度。將其轉(zhuǎn)移成6.8米的天底點(diǎn)分辨率。該值還可由DSP或HST獲得，如果將其放置在GEO中以俯視地球并改變望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)，一經(jīng)適用于本發(fā)明應(yīng)用(如易于被光學(xué)工程師易于理解的那樣)。HST的邊界大小使得難于執(zhí)行越過地球的圓盤光柵式掃描以建立馬賽克圖像。即時(shí)假定有多兆像素陣列，具有僅680微弧度的“覆蓋區(qū)”或“視野”，會(huì)需要超過200000分離幀來完成一個(gè)全盤圖像、在兩分鐘內(nèi)，相當(dāng)于600微秒積分時(shí)間/幀，其最好在最好的日照狀態(tài)下工作。
另外，超-分辨率操作模式不需要工作在掃描模式，而是點(diǎn)-控制操作模式，其中光學(xué)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)需要高分辨率圖像的某地理區(qū)域，如用于交通擁擠應(yīng)用。在這種情況下，衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)的區(qū)域通過來自一個(gè)用戶或者甚至一群用戶的請求而得以提供，使得在衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)所要瞄準(zhǔn)的區(qū)域中僅由用戶以及候選用戶覆蓋的區(qū)域?qū)⒈桓采w。例如，在點(diǎn)-控制操作模式中，不掃描覆蓋有水的地球表面，而僅掃描交通擁擠信息有用的區(qū)域，如居住區(qū)域的大陸地塊，是點(diǎn)控制模式工作的對像。
在所示實(shí)施例中，可任意改變的HST位于GEO中，GEO與一一側(cè)有3200像素的合成檢測器一起工作，該檢測器由16個(gè)目前的800×800檢測器構(gòu)成，一側(cè)設(shè)置4個(gè)。提供了兩種擇一的調(diào)節(jié)技術(shù)。第一，采用大檢測陣列，可以降低分辨率以降低陣列結(jié)構(gòu)費(fèi)用和制造復(fù)雜性。這樣，在該實(shí)施例中，系統(tǒng)采用4個(gè)2×2陣列，4096×4096 Kodak檢測器以提供大小為有效的8192×8192像素檢測器陣列。假定有10米的分辨率，角像素大小約為0.3微弧度。8192像素提供2.46毫弧度的視野?，F(xiàn)在只有15100分離圖像以產(chǎn)生馬賽克圖(盡管甚至在點(diǎn)-控制模式工作時(shí)需要的更少，其中特定位置得以任意分析)。在這種情況下，幀積分時(shí)間大約為8毫秒，這足以通過最正常的日光狀態(tài)對地球成像)。但是在馬賽克圖操作模式，移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡以越過地球盤掃描，由東向西和由北向南的光柵形式需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)。
作為擇一選擇來掃描望遠(yuǎn)鏡時(shí)，擇一的實(shí)施例是將望遠(yuǎn)鏡由地球天底點(diǎn)移開，并瞄準(zhǔn)多面體(faceted)反射器(結(jié)合在圖4的光學(xué)和掃描系統(tǒng)中)，放置該反射器目的是將來自地球的光反射回望遠(yuǎn)鏡的主光學(xué)系統(tǒng)。多面體反射器由步進(jìn)式鏡構(gòu)成，以提供需要覆蓋地球的光柵掃描。以這種方式，可以從衛(wèi)星分離更小和更少量的反射器，隔離其運(yùn)動(dòng)、使其隔振，否則運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)會(huì)帶入主要儀器中。反射器平行于地球轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)以便最大程度減少會(huì)干擾馬賽克圖像積分的穩(wěn)定性問題，以及使留在站上的反應(yīng)氣體的消耗達(dá)到最少。
由于光亮度弱，夜晚側(cè)成像存在很大問題，除非掃描區(qū)域減小，否則要使用不同的系統(tǒng)，使分辨率最優(yōu)化(降低)到提供夜晚覆蓋。另外，夜晚側(cè)系統(tǒng)會(huì)簡單使用超靈敏度檢測器陣列，屬于低亮度TV中使用的類型。
另一種實(shí)施例是，在望遠(yuǎn)鏡焦平面的檢測器陣列的數(shù)量提高了。將檢測器陣列增大到4×4，或16個(gè)這樣的檢測器會(huì)導(dǎo)致其性能的極大提高，盡管是花費(fèi)很大的措施，需要更大的電力。5毫弧度視野意味著需要掃描全盤的幀數(shù)量會(huì)降低到大約3650，或33毫秒/幀積分時(shí)間。
采用點(diǎn)一控制實(shí)施例，HST會(huì)在焦平面采用insta-cam，以收集特定地理區(qū)域內(nèi)的光學(xué)信息，這樣雖然只化肥不提供全盤圖像的費(fèi)用，也能獲得1米分辨率。
圖10a顯示了工作在超-分辨率操作模式(或者掃描或者駐留)的衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)視野中的公路。公路1001包括左車道1001L和右車道1001R。在右車道中，如圖所示，是黑色車輛1003、白色車輛1005和中部有陰影車輛1007。衛(wèi)星上的成像系統(tǒng)接收到來自不同車輛以及包圍道路1001的景物的反射光能。衛(wèi)星上接收到的光能接著對照特定景色的背景圖像來進(jìn)行比較，該背景圖像具有在特定道路上的預(yù)定交通擁擠量。由在點(diǎn)-控制操作模式的衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域被柵格劃分，其中每個(gè)柵格具有與存儲(chǔ)在模式識別機(jī)構(gòu)中的背景圖像相關(guān)的特定識別符。交通擁擠服務(wù)所針對的用戶可以用該特定用戶感興趣的地理區(qū)域的特定識別符發(fā)送消息(數(shù)字的或模擬的)，模式識別機(jī)構(gòu)(圖9)將準(zhǔn)備和向CPU提供有關(guān)擁擠信息，以便準(zhǔn)備響應(yīng)消息，該響應(yīng)消息報(bào)告衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)所瞄準(zhǔn)區(qū)域的特定下部分(subportion)的擁擠量。采用該擁擠信息，服務(wù)提供者或終端用戶會(huì)在計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像顯示呈現(xiàn)的道路上覆蓋(overlay)的指示(如顏色，像用于顯示非常擁擠的紅色)。駕駛員可以使用該信息來發(fā)現(xiàn)最不擁擠的交通路線，或者建議新的交通路線以使運(yùn)輸達(dá)到時(shí)間最少。在許多現(xiàn)代車輛上提供這樣的標(biāo)計(jì)地圖的程序，車輛上裝有用戶可觀看的顯示屏，其中提供線路，包括用于計(jì)劃路線的運(yùn)輸建議。采用擁擠覆蓋信息，顯示系統(tǒng)可建議避免(或至少考慮)當(dāng)前建議的路線經(jīng)歷的擁擠量的擇一路線。
接收的反射燈數(shù)量，對照特定道路的觀測量，隨落入特定屏幕的車輛顏色而變。但是，平均來說，觀測的區(qū)域越大，越可能有具有足夠反射率的相當(dāng)數(shù)量的車，以便在公路面和具有高對比灰度的車輛的一定百分比之間進(jìn)行對比。而且，暫時(shí)數(shù)據(jù)可以用于比較相鄰幀，以便確定這些具有高對比度的車輛是否已經(jīng)駛下了公路，其中觀察的擁擠量是車輛距離的函數(shù)，而車輛距離是時(shí)間的函數(shù)。
圖10b顯示左交通車道1001L的擁擠程度遠(yuǎn)小于右交通車道1001R的情況。在這種情況下，在衛(wèi)星上產(chǎn)生的交通擁擠信息消息以道路-特別擁擠消息傳送到終端用戶或標(biāo)記地圖服務(wù)。圖10c顯示另一種情況，其中左車道1001L比右車道1001R更擁擠。
圖11顯示了地面站308采用的計(jì)算機(jī)設(shè)施，用于產(chǎn)生e-mail報(bào)警消息、擁擠交通信息消息和接收擁擠交通消息的請求。類似地，圖1的終端11110還提供中間通信設(shè)施用于將有關(guān)氣象的信息和成像數(shù)據(jù)傳送到海上船只如輪船1200(圖3)，使得輪船1200通過直播或通過地面機(jī)構(gòu)或LEO通信設(shè)施的轉(zhuǎn)播來接收最新氣象信息。終端11110包括多個(gè)通過系統(tǒng)總線1150互連的元件?？偩€1150將CPU1100與RAM1190相連，用于保存暫時(shí)結(jié)果和緩沖提供給衛(wèi)星的圖像數(shù)據(jù)以及執(zhí)行服務(wù)消息請求壁掛產(chǎn)生很暫時(shí)存儲(chǔ)e-mail消息，以便分配給用戶有關(guān)其所在區(qū)域內(nèi)的特別氣象。
ROM1180作為程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)由CPU1100執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀指令，以便實(shí)現(xiàn)這里所說明的方法。代替由CPU1100完成的操作或者作為其補(bǔ)充元件，ASIC1175和可編程陣列邏輯1170也連接到系統(tǒng)總線上并整理消息以通過鍵盤1161、指點(diǎn)器1162或on-housing小鍵盤1163輸入。以這種方式，在本地操作圖11所示的終端的操作者可以操作系統(tǒng)并作必要的操作決定和控制。盤控制器1140連接到系統(tǒng)總線1150上，可移動(dòng)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器1141和硬驅(qū)動(dòng)器1142。通信控制器130也連接到系統(tǒng)總線1150上并提供一機(jī)構(gòu)，通過該結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星無線電頻率線路1131或者在網(wǎng)絡(luò)1132中的無線或有線地面網(wǎng)絡(luò)上在雙向機(jī)構(gòu)中發(fā)送。I/O控制器1120與外部硬盤1121和打印機(jī)1122互連。顯示控制器1110與用于準(zhǔn)備地圖和消息以將其分配給用戶的內(nèi)部LCD顯示器1112和CRT1111互連。
圖12是說明用于控制高分辨率操作模式并產(chǎn)生由同步軌道觀測到的交通擁擠信息以及產(chǎn)生由交通擁擠信息服務(wù)使用的消息的過程流流程圖。該過程由步驟S1201開始，在步驟S1201查詢是否掃描衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)以提供全盤圖像。如果對步驟S1201的查詢的響應(yīng)是否，則過程進(jìn)行到步驟S1202，在步驟S1202，執(zhí)行全盤的普通圖像處理，接著該過程結(jié)束。但是如果對查詢的響應(yīng)是肯定的，則過程進(jìn)行到步驟S1203，在步驟1203，假使選擇了，則用全盤成像執(zhí)行高分辨率操作模式。
接著過程進(jìn)行到步驟S1204，在步驟1204，用戶可以識別特定區(qū)域以確保工作在光點(diǎn)掃描操作，收集的圖像數(shù)據(jù)將用于選擇的區(qū)域。過程然后進(jìn)行到步驟1205，在步驟1205查詢受否已經(jīng)完成行幀緩沖器平均，使得如果提供足夠時(shí)間用于捕捉特定區(qū)域內(nèi)的多個(gè)幀則可以獲得提高的分辨率。如果對步驟1205中的查詢的響應(yīng)是肯定的，過程進(jìn)行到步驟S1206，在步驟S1206，取得相鄰幀的平均，并在編譯和平均預(yù)定數(shù)量的幀(x，如5個(gè)幀)后將所合成的幀標(biāo)準(zhǔn)化處理。過程接著進(jìn)行到步驟S1207，在步驟1207，合成的幀與存儲(chǔ)的幀比較，將兩幀之差與閾值相比較，以便確定差別的程度是否小到足以指示觀測到的交通量等同于與存儲(chǔ)的圖像幀有關(guān)的某預(yù)定擁擠程度。過程然后進(jìn)行到步驟S1201，在步驟S1201，在地面網(wǎng)絡(luò)上通過RF通信或通過數(shù)字通信將消息發(fā)送到消息擁擠服務(wù)提供者(服務(wù)提供者)。過程接著進(jìn)行到步驟1209，在步驟S1209，服務(wù)提供者或用戶自己可根據(jù)用戶當(dāng)前所處的特定位置請求準(zhǔn)備關(guān)于交通擁擠的補(bǔ)充消息。
圖13是顯示由地面終端系統(tǒng)(或者衛(wèi)星系統(tǒng))提供的特定消息內(nèi)容的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便將交通擁擠程度信息報(bào)告給用戶或用戶服務(wù)。第一數(shù)據(jù)區(qū)1301包含請求者的識別。將請求者的識別與數(shù)據(jù)庫對照以便確定是否允許特定用戶使用該服務(wù)。數(shù)據(jù)區(qū)1302包括特定用戶的地理區(qū)域識別，以便確保衛(wèi)星提供關(guān)于用戶所處特定地理區(qū)域的合適數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)區(qū)1303包括根據(jù)與擁擠程度(不移動(dòng)、慢速移動(dòng)、稍微擁擠)相關(guān)的某特定程度來指示不同擁擠程度的擁擠報(bào)告鍵。數(shù)據(jù)區(qū)1304接著包括觀測到擁擠程度指示器，其對應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)1303的擁擠報(bào)告鍵。
圖14是可在用戶的特定車輛中提供的消息交通報(bào)告服務(wù)所采用方法的流程圖。該過程開始于步驟S1401，在步驟1401中，在特定顯示地點(diǎn)如在用戶的車輛中接收擁擠消息。過程然后進(jìn)行到步驟S1403，在步驟S1403中，顯示圍繞用戶的特定位置的地圖與用戶行駛路線上的擁擠信息疊加。過程然后進(jìn)行到步驟S1405，在步驟1405，如圖11所示的用戶終端(可以是通用計(jì)算機(jī))的處理器根據(jù)由成像衛(wèi)星系統(tǒng)事先報(bào)告的擁擠信息識別供用戶行駛的快速路線。過程然后進(jìn)行到步驟S1409，在步驟1409查詢操作者是否選擇了擇一路線。如果對查詢的響應(yīng)是肯定的，則過程進(jìn)行到步驟S1411，在步驟1411，以修改的地圖更新顯示，顯示了新選擇路線，然后過程結(jié)束。
圖15是產(chǎn)生向用戶提供的e-mail氣象報(bào)警服務(wù)的方法流程圖，其中已經(jīng)識別該用戶位于某地理區(qū)域，并且目前觀測到氣象時(shí)間影響該區(qū)域。該過程開始于步驟S1501，在步驟1501中，服務(wù)站如地面站308(圖3)接收來自成像衛(wèi)星的活光氣象數(shù)據(jù)。過程然后進(jìn)行到步驟S1503，在步驟S1503，將氣象模式數(shù)據(jù)與對照預(yù)先記錄的特定事件的(如可采用圖4的模式識別機(jī)構(gòu)935執(zhí)行的)的氣象模式，使得可檢測到某氣象模式。過程然后進(jìn)行到步驟S1505，在步驟1505中，接著根據(jù)模式識別分析的結(jié)果判斷危害性氣象模式。隨后，過程進(jìn)行到步驟S1507，在步驟S1507產(chǎn)生e-mail消息并將其分配到步驟S1505中判斷要產(chǎn)生危害性氣象的區(qū)域中。此外，將e-mail消息發(fā)送到介質(zhì)組和用戶，使得可以采取正確的行動(dòng)以及安全預(yù)防措施。此外，e-mail消息可以被發(fā)送到介質(zhì)組，使得可以根據(jù)這些特定氣象模式進(jìn)行報(bào)告和透視消息報(bào)告。
圖16是描述根據(jù)本發(fā)明方法的流程圖，其中由衛(wèi)星300或314收集的數(shù)據(jù)分配給用于向商品交易服務(wù)提供“數(shù)據(jù)供應(yīng)”的“解釋”服務(wù)。該過程開始于步驟S1601，在步驟S1601中，實(shí)時(shí)接收活氣象視頻數(shù)據(jù)。在步驟S1603中通過中央解釋服務(wù)解釋數(shù)據(jù)。中央解釋服務(wù)包括一個(gè)扇區(qū)一個(gè)扇區(qū)(地理)的模式識別軟件，該軟件識別直接像中的云層活動(dòng)、閃電、光和顏色以確定特定扇區(qū)內(nèi)氣象活動(dòng)的特征。例如，在某扇區(qū)中，會(huì)在特定的谷物收獲時(shí)發(fā)生突然的雷暴雨，這樣非常有可能發(fā)生比預(yù)料谷物收成損失更大的損失。
當(dāng)在步驟S1605中識別出報(bào)警時(shí)，中央解釋服務(wù)為已經(jīng)請求關(guān)于特定扇區(qū)(在這種情況下該扇區(qū)是與特定谷物收成有關(guān)的)內(nèi)活動(dòng)的信息的特定用戶查詢數(shù)據(jù)庫。當(dāng)在步驟S1607中已經(jīng)識別到用戶時(shí)，過程進(jìn)行到步驟S1609，在步驟S1609中，通知這些特定的用戶影響當(dāng)前特定商品價(jià)格的有關(guān)氣象數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^e-mail、尋呼機(jī)消息或其它類型無線或有線通信消息來通知用戶。該消息可以是傳送給特定位置的有線消息，通過無線機(jī)構(gòu)(或通過有線網(wǎng)絡(luò))廣播，使得處于商品樓層上的交易者接收到該數(shù)據(jù)并根據(jù)該數(shù)據(jù)作實(shí)時(shí)估價(jià)和交易。這樣，在步驟S1610中通過無線轉(zhuǎn)播給本地區(qū)用戶數(shù)據(jù)的是一根據(jù)本發(fā)明分配數(shù)據(jù)的任意機(jī)構(gòu)。隨后，過程結(jié)束。
采用圖16的方法，使(如未來市場上的)商品交易者根據(jù)向公眾提供的但是以特別經(jīng)濟(jì)有效的方式提供的數(shù)據(jù)積極、有效地進(jìn)行貿(mào)易。圖17是描述本發(fā)明用于通知特定用戶關(guān)于可由同步軌道觀測到的、會(huì)影響運(yùn)輸路線的特定氣象事件的流程圖。該過程開始于步驟S1701，在步驟S1701接收數(shù)據(jù)，然后在步驟S1703通過中央解釋服務(wù)對數(shù)據(jù)解釋。中央解釋服務(wù)會(huì)觀測到用戶請求的特定運(yùn)輸路線。過程然后進(jìn)行到步驟S1705，在步驟S1705中，描述影響特定運(yùn)輸路線(或其它影響如交通阻塞)的氣象數(shù)據(jù)中的特征。當(dāng)檢測到具有特殊問題的特定柵格單元(即觀測到的地理區(qū)域)時(shí)，過程進(jìn)行到步驟S1707，在步驟S1707中為已經(jīng)請求需要被通知有關(guān)會(huì)影響特定運(yùn)輸路線的事件的用戶查詢數(shù)據(jù)庫。
一旦已經(jīng)識別到特定用戶，過程進(jìn)行到步驟S1707，在步驟S1709中將電子消息發(fā)送到用戶。作為答復(fù)，用戶可確定使該范圍中存在的財(cái)產(chǎn)(如特定公路上的卡車)改變行駛路線或可以選擇不在那個(gè)時(shí)候派遣車庫中的車輛。過程可以任意包括步驟S1710，在步驟S1710中通過無線電發(fā)送將數(shù)據(jù)廣播給預(yù)測為馬上要碰到受阻交通路線的車輛。隨后過程結(jié)束。
該運(yùn)輸服務(wù)可以用于航運(yùn)業(yè)(卡車以及海洋貨輪)。運(yùn)輸服務(wù)能以這種方式通過為由相應(yīng)航運(yùn)船隊(duì)覆蓋的區(qū)域調(diào)度其財(cái)產(chǎn)而經(jīng)濟(jì)地操縱市場。類似地除了貨物航運(yùn)以外，數(shù)據(jù)還可以提供給航空業(yè)，其中機(jī)場以及特定航線服務(wù)可采用該數(shù)據(jù)來繞行以航行在最不擁擠的航線上。該措施的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是飛機(jī)將有機(jī)會(huì)沿著避免氣象干擾的地區(qū)(因而避免湍流)飛行，而且還避免在出現(xiàn)有關(guān)氣象延誤時(shí)延誤在機(jī)場。
圖18是本發(fā)明過程的流程圖，其中在步驟S1801中接收氣象數(shù)據(jù)，然后在步驟S1803中存檔。與數(shù)據(jù)歸檔同時(shí)(盡管可以以串行方式進(jìn)行處理)，在步驟S1804中中央分析設(shè)施執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。中央分析設(shè)施識別會(huì)受到自然災(zāi)害不利影響的不同地理區(qū)域。龍卷風(fēng)預(yù)測系統(tǒng)就是一個(gè)例子。當(dāng)龍卷風(fēng)(或其它事件)出現(xiàn)時(shí)，中央分析設(shè)施將能明確地實(shí)時(shí)識別這些特定自然災(zāi)害，并接著在步驟S1807中由數(shù)據(jù)庫識別查詢該地區(qū)內(nèi)的本地負(fù)責(zé)人以及代理從而提供有保障的預(yù)先通知。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)不足之處是，由于在很大的地理范圍內(nèi)廣泛預(yù)測的危害性氣象模式的潛在運(yùn)動(dòng)，因此很多人習(xí)慣于不相信自然災(zāi)害會(huì)真正影響他們。但是，“不可靠”信息的部分原因是難于從會(huì)發(fā)生與特定氣象密度有關(guān)的活動(dòng)的時(shí)間不連續(xù)圖像進(jìn)行預(yù)測。與此相對照，本發(fā)明能積極跟蹤危害性氣象事件，使得向個(gè)人發(fā)出“特定通知”，告知其不僅在其位置出現(xiàn)自然災(zāi)害，而且非常有可能影響到他們。因此，由于人們經(jīng)歷危害性氣象事件的可能性比起傳統(tǒng)通知系統(tǒng)更大，因此人們會(huì)得到事先通知以采取安全防范措施。
因此，由于個(gè)人采取足夠的預(yù)防措施以避免其受到的傷害而使保險(xiǎn)公司受益，由此減少保險(xiǎn)賠償費(fèi)用。隨后過程進(jìn)行到步驟S1811，在步驟S1811收據(jù)自然災(zāi)害后的評估數(shù)據(jù)然后對其分配。將該數(shù)據(jù)分配給保險(xiǎn)鑒定人和類似的人員，使得在特定自然災(zāi)害事件后采取特殊而快速的反應(yīng)。圖19是顯示如何為與了氣象有關(guān)事件而使特殊公共設(shè)施得以再分配資源的過程。過程開始于步驟S1901，在步驟S1901中實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)。隨后過程進(jìn)行到步驟S1904，在步驟S1904中主要公共服務(wù)事業(yè)評估該數(shù)據(jù)并通過特定設(shè)施服務(wù)預(yù)測猛烈氣象位置將所處的區(qū)域。一旦識別到該區(qū)域，過程進(jìn)行到步驟S1905，在步驟S1905中特定公共設(shè)施(通過電子分配消息以手動(dòng)或自動(dòng)操作)進(jìn)行控制。通過由發(fā)送指令或消息在網(wǎng)格(具有電公用裝置)內(nèi)再分配功率而施以控制，中央公共服務(wù)事業(yè)能根據(jù)特定區(qū)域內(nèi)到來的猛烈氣象改變動(dòng)力輸出的負(fù)載。公共設(shè)施公司以這種方式采用最新提供的氣象數(shù)據(jù)在猛烈氣象中以最經(jīng)濟(jì)地利用公共設(shè)施系統(tǒng)。隨后過程結(jié)束。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是采用預(yù)測性氣象模型以在模型內(nèi)將“T”作為實(shí)時(shí)參數(shù)。一般這樣的模型以分離的、時(shí)間不連續(xù)數(shù)據(jù)一個(gè)幀一個(gè)幀地工作。但是，通過采用本發(fā)明，可以在氣象模型中采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相等物以便獲得關(guān)于預(yù)測性模型中變化信息速度的更好可靠性。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的那樣，可以采用根據(jù)本說明書教導(dǎo)來編程的普通用途微處理器實(shí)現(xiàn)本說明書中說明的機(jī)構(gòu)和過程。熟練的程序員能根據(jù)所公開的教導(dǎo)迅速地準(zhǔn)備好合適的軟件編碼程序，這對本相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
本發(fā)明還包括利用計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品，可以安裝在存儲(chǔ)介質(zhì)上，并包括可以用于對計(jì)算機(jī)編程以完成本發(fā)明過程的指令。該存儲(chǔ)介質(zhì)可包括但不限于任何類型盤，包括軟盤、光盤、CD-ROM、磁光盤、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、快速存儲(chǔ)器、磁或光卡，或任何適于存儲(chǔ)電子指令的介質(zhì)。
顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)可以對本發(fā)明做出多種改進(jìn)和改變。因此要明白可以在附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)而不是根據(jù)這里的特別說明來實(shí)施本發(fā)明。
作為例子，當(dāng)前信息由同步軌道收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)以各種形式分配給用戶。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)通過地面信息服務(wù)中心分配給具有無線設(shè)備如蜂窩電話(包括i-型電話)、PCS通信設(shè)備、掌上設(shè)備(如PALM IV)、膝上型計(jì)算機(jī)、尋呼機(jī)、無線導(dǎo)航設(shè)備、個(gè)人數(shù)字助手和類似物的用戶。數(shù)據(jù)可以連續(xù)分配，或在信息服務(wù)中心確定用戶有潛在興趣的事件已經(jīng)發(fā)生后分配，接著將消息警報(bào)發(fā)送到用戶，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給用戶。消息警報(bào)可以包括文本消息。視頻信息、聲頻信息或顯示給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(如無線設(shè)備)以產(chǎn)生聽覺警報(bào)的事件信號。此外，本發(fā)明采用網(wǎng)服務(wù)器向通過Internet連接到網(wǎng)頁上的用戶提供活動(dòng)一內(nèi)容網(wǎng)頁。一個(gè)例子是網(wǎng)服務(wù)器下載小程序、Java腳本或其它可執(zhí)行碼給用戶用于主動(dòng)更新由網(wǎng)服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)。用戶以這種方式跟上用戶所感興趣的相關(guān)氣象事件。
按照條約第19條的修改42、一種向商品交易者提供與商品-價(jià)值有關(guān)的數(shù)據(jù)的方法，包括步驟接收來自同步軌道中傳送器的地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上氣象活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并在所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中識別出表明影響商品當(dāng)前或未來價(jià)值的事件的特征，準(zhǔn)備關(guān)于所述商品的所述當(dāng)前或未來價(jià)值消息報(bào)警并識別所述商品；以及向商品交易者顯示所述消息報(bào)警的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送所述消息報(bào)警。
43、如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述識別步驟包括識別的所述事件至少為雷暴雨或龍卷風(fēng)之一。
44、如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述商品為食物商品。
45、如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述商品為谷物。
46、如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述準(zhǔn)備步驟包括在所述消息警報(bào)中插入事件的文字說明。
47、如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述準(zhǔn)備步驟包括，在所述消息警報(bào)中包含事件的圖像數(shù)據(jù)。
48、如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述準(zhǔn)備步驟包括，插入影響所述商品所述當(dāng)前或未來價(jià)值的所述事件的可能性指示。
49、如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述準(zhǔn)備步驟包括，在所述消息報(bào)警中插入根據(jù)所述可能性提供的當(dāng)前或未來價(jià)值的變化。
50、如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述發(fā)送步驟包括至少以e-mail消息、尋呼機(jī)消息和Web站點(diǎn)公布之一發(fā)送所述消息報(bào)警。
51、如權(quán)利要求50所述的方法，其中
所述Web站點(diǎn)公布包括，至少通過Java程序和Java腳本之一的執(zhí)行來主動(dòng)更新Web瀏覽器顯示屏。
52、如權(quán)利要求42所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)將所述消息報(bào)警顯示為至少文本消息、視頻圖像和聲音報(bào)警之一。
53、如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)至少為便攜式計(jì)算機(jī)、可由多個(gè)交易者查看的顯示板、無線電話設(shè)備和個(gè)人數(shù)字助理之一。
54、如權(quán)利要求42所述的方法，進(jìn)一步包括步驟查詢數(shù)據(jù)庫并識別請求被告知事件發(fā)生的用戶的消息地址，其中所述發(fā)送步驟包括將所述消息發(fā)送到在所述查詢步驟中識別的所述用戶的消息地址。
55、一種由計(jì)算機(jī)完成分析的裝置，用于向商品交易者提供商品一價(jià)值相關(guān)數(shù)據(jù)，包括接收器，用于由同步軌道中的傳送器接收地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上的云層活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；處理器，用于分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中表明影響商品當(dāng)前或未來價(jià)值的事件的特征，可以對所述處理器編程以準(zhǔn)備關(guān)于所述商品的所述當(dāng)前或未來價(jià)值的消息報(bào)警并識別所述消息報(bào)警中的所述商品；以及輸出終端，用于向通信信道輸出所述消息報(bào)警到用于將所述消息報(bào)警顯示給商品交易者的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。
56、如權(quán)利要求55所述的分析裝置，其中所述處理器用于識別所述事件為至少雷暴雨和龍卷風(fēng)之一。
57、如權(quán)利要求55所述的分析裝置，其中所述輸出終端用于以至少e-mail消息、話音消息和Web站點(diǎn)公布之一發(fā)送所述消息報(bào)警。
58、如權(quán)利要求57所述的分析裝置，其中所述處理器用于實(shí)現(xiàn)可下載至少Java程序和Java腳本之一的Web服務(wù)器以便動(dòng)態(tài)更新在所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的Web瀏覽器顯示。
59、如權(quán)利要求58所述的分析裝置，進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)庫，用在事件發(fā)生時(shí)要得到通知的用戶的消息地址對其編碼；其中所述處理器用于查詢所述數(shù)據(jù)庫并確定事件發(fā)生時(shí)要發(fā)送消息報(bào)警的消息地址。
60、一種用于管理運(yùn)輸工具的方法，包括步驟接收來自同步軌道中傳送器的地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上云層活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中表現(xiàn)影響預(yù)定運(yùn)輸路線的交通工具平穩(wěn)通過的事件的特征；準(zhǔn)備具有沿著轉(zhuǎn)移運(yùn)輸路線行駛的指令的運(yùn)輸路線方向消息，；以及向用于對受事件影響的交通工具顯示所述運(yùn)輸路線方向消息的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送運(yùn)輸路線方向消息。
61、如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述識別步驟包括識別所述的事件至少為雷暴雨和龍卷風(fēng)之一。
62、如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述發(fā)送步驟至少包括以e-mail消息、語音消息和Web站點(diǎn)公布之一發(fā)送所述運(yùn)輸路線方向消息。
63、如權(quán)利要求62所述的方法，其中所述Web站點(diǎn)公布包括通過至少執(zhí)行Java程序和Java腳本之一來主動(dòng)更新Web瀏覽器屏幕。
64、如權(quán)利要求60所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上將所述運(yùn)輸路線方向消息顯示為至少文本消息、視頻圖像消息和聲音報(bào)警之一。
65、如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)是便攜式計(jì)算機(jī)、安裝在所述交通工具上的導(dǎo)航裝置、無線電話設(shè)備和個(gè)人數(shù)字助理之一。
66、如權(quán)利要求60所述的方法，進(jìn)一步包括步驟
查詢數(shù)據(jù)庫并識別具有交通路線的交通工具的消息地址，所述交通路線至少包括一部分所述的預(yù)定運(yùn)輸路線，其中所述發(fā)送步驟包括向在所述查詢步驟中識別的所述交通工具的消息地址發(fā)送所述運(yùn)輸路線方向消息。
67、如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述預(yù)定運(yùn)輸路線至少是陸地路線、空中航線、水上航線中之一。
68、如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述交通工具至少是卡車、輪船和飛機(jī)中之一。
69、一種用于管理運(yùn)輸工具的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)分析裝置，包括接收器，用于接收來自同步軌道中發(fā)送器的地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上云層活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；處理器，用于分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中表現(xiàn)影響所述在預(yù)定部分影響平穩(wěn)通過預(yù)定交通運(yùn)輸路線的事件的特征，對所述處理器編程以準(zhǔn)備具有沿著轉(zhuǎn)移運(yùn)輸路線行駛的指令的運(yùn)輸路線方向消息；以及輸出終端，用于向通信信道輸出所述運(yùn)輸路線方向消息到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)用于向受事件影響的交通工具顯示所述運(yùn)輸路線方向消息。
70、如權(quán)利要求69所述的分析裝置，其中所述處理器用于識別的所述事件至少為雷暴雨和龍卷風(fēng)之一。
71、如權(quán)利要求69所述的分析裝置，其中所述輸出終端用于以至少Internet e-mail消息、話音消息和Web站點(diǎn)公布之一發(fā)送所述運(yùn)輸路線方向消息。
72、如權(quán)利要求71所述的分析裝置，其中所述處理器用于實(shí)現(xiàn)可至少下載Java程序和Java腳本之一的Web服務(wù)器，以便動(dòng)態(tài)更新在所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的Web瀏覽器顯示。
73、如權(quán)利要求69所述的分析裝置，其中
數(shù)據(jù)庫，用具有交通路線的交通工具的消息地址對其編碼，所述交通路線至少包括所述預(yù)定運(yùn)輸路線的一部分；其中所述處理器用于查詢所述數(shù)據(jù)庫以便確定要發(fā)送運(yùn)輸路線方向消息的消息地址。
74、一種管理公共設(shè)施的方法，包括步驟接收來自同步軌道中發(fā)送器的地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上云層活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中表現(xiàn)影響預(yù)定服務(wù)區(qū)域上需求的事件的特征；準(zhǔn)備資產(chǎn)再分配消息，將工作負(fù)荷由通常服務(wù)于所述預(yù)定服務(wù)區(qū)域內(nèi)的資產(chǎn)向其它公共設(shè)施資產(chǎn)轉(zhuǎn)移；以及將所述資產(chǎn)再分配消息發(fā)送到控制計(jì)算機(jī)上，所述控制計(jì)算機(jī)用于至少部分將工作負(fù)荷從通常服務(wù)于預(yù)定服務(wù)區(qū)域的資產(chǎn)向其它資產(chǎn)轉(zhuǎn)移。
75、如權(quán)利要求74所述的方法，其中所述識別步驟包括識別的所述事件至少為雷暴雨和龍卷風(fēng)之一。
76、如權(quán)利要求74所述的方法，其中所述發(fā)送步驟包括以至少e-mail消息、直接控制信號、話音消息和Web站點(diǎn)公布之一發(fā)送所述資產(chǎn)再分配消息。
77、如權(quán)利要求76所述的方法，其中所述Web站點(diǎn)公布包括通過至少執(zhí)行Java程序和Java腳本之一來主動(dòng)更新Web瀏覽器屏幕。
78、如權(quán)利要求76所述的方法，其中所述資產(chǎn)是電力資產(chǎn)。
79、一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的公共設(shè)施資產(chǎn)分配裝置，包括接收器，用于接收來自同步軌道中發(fā)送器的地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上云層活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；處理器，用于分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中表現(xiàn)影響公共設(shè)施資產(chǎn)的預(yù)定區(qū)域上負(fù)荷量的事件的特征，對所述處理器編程以根據(jù)所述事件的發(fā)生準(zhǔn)備具有再分配所述區(qū)域上負(fù)荷預(yù)期變化的指令的資產(chǎn)再分配消息；以及輸出終端，將所述資產(chǎn)再分配消息發(fā)送到控制計(jì)算機(jī)上，所述控制計(jì)算機(jī)用于至少部分將工作負(fù)荷從通常服務(wù)于預(yù)定服務(wù)區(qū)域的資產(chǎn)向其它資產(chǎn)轉(zhuǎn)移。
80、如權(quán)利要求79所述的裝置，其中所述處理器用于識別所述事件為至少雷暴雨和龍卷風(fēng)之一。
81、如權(quán)利要求79所述的裝置，其中所述資產(chǎn)是電力事業(yè)資產(chǎn)。
82、一種模擬氣象模式的方法，包括步驟接收來自同步軌道中發(fā)送器的以低于分鐘間隔采集的地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上云層活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；分析采用時(shí)間為參數(shù)的所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，所述參數(shù)具有由所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的相鄰圖像之間的低于分鐘分辨率。
識別所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中表示要跟蹤的氣象相關(guān)事件的特征。
儲(chǔ)存每個(gè)低于分鐘間隔的所述特征的相應(yīng)位置通過所述特征未來位置的投影，通過在所述儲(chǔ)存步驟中儲(chǔ)存的所述特征的過去位置的暫時(shí)模式的投影來預(yù)測所述特征的移動(dòng)。
83、如權(quán)利要求82所述的方法，其中所述事件至少是雷暴雨和龍卷風(fēng)之一。
84、一種通過發(fā)布特定警報(bào)消息來減輕有關(guān)氣象破壞和傷害的方法，包括步驟接收來自同步軌道中發(fā)送器的地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上云層活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中影響地球表面所述預(yù)定部分中報(bào)警區(qū)域的重大氣象事件的特征；查詢數(shù)據(jù)庫以識別用戶地址，該用戶具有位于所述報(bào)警區(qū)域內(nèi)的財(cái)產(chǎn)。
準(zhǔn)備已對所述用戶編址的消息報(bào)警；以及向所述用戶發(fā)送所述消息報(bào)警，使用戶能采取確保自身安全的步驟和用戶財(cái)產(chǎn)安全的步驟。
85、如權(quán)利要求84所述的方法，其中所述識別步驟包括識別所述重大氣象事件為至少雷暴雨和龍卷風(fēng)之一。
86、如權(quán)利要求84所述的方法，其中所述準(zhǔn)備步驟包括在所述消息報(bào)警中插入事件的文字說明。
87、如權(quán)利要求84所述的方法，其中所述準(zhǔn)備步驟包括在所述消息報(bào)警中包括顯示事件的圖像數(shù)據(jù)。
88、如權(quán)利要求84所述的方法，其中所述發(fā)送步驟包括以至少e-mail消息、話音消息和Web站點(diǎn)公布之一發(fā)送所述消息報(bào)警。
89、如權(quán)利要求88所述的方法，其中所述Web站點(diǎn)公布包括通過至少執(zhí)行Java程序和Java腳本之一來主動(dòng)更新Web瀏覽器屏幕。
90、一種通過發(fā)布特定警報(bào)消息來減輕有關(guān)氣象破壞和傷害的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的分析裝置，包括接收器，用于接收來自同步軌道中發(fā)送器的地球表面預(yù)定部分和該預(yù)定部分上云層活動(dòng)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，保存用戶信息數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫包括用戶的地址和地理區(qū)域。
處理器，用于分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)中影響地球表面所述預(yù)定部分中報(bào)警區(qū)域的重大氣象事件的特征；所述處理器查詢數(shù)據(jù)庫，如果所述報(bào)警區(qū)域與所述地理區(qū)域一致則準(zhǔn)備對所述特定用戶編址的消息報(bào)警。
輸出終端，用于將所述消息報(bào)警由通信信道輸出到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)用于向用戶顯示消息報(bào)警。
91、如權(quán)利要求90所述的分析裝置，其中所述處理器用于識別所述重大氣象事件至少為雷暴雨和龍卷風(fēng)之92、如權(quán)利要求90所述的分析裝置，其中
所述輸出終端用于至少以Internet e-mail消息、話音消息和Web站點(diǎn)公布之一來發(fā)送所述消息報(bào)警。
93、如權(quán)利要求92所述的分析裝置，其中所述處理器用于實(shí)現(xiàn)可至少下載Java程序和Java腳本之一的Web服務(wù)器以便動(dòng)態(tài)更新在所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的Web瀏覽器顯示。
94、一種估價(jià)有關(guān)氣象破壞的方法，包括步驟接收來自同步軌道中發(fā)送器的地球表面預(yù)定部分中人工和自然特征的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述有關(guān)重大氣象事件發(fā)生前與重大氣象事件后的所述特征的變化；準(zhǔn)備將所述特征的所述變化傳送給評價(jià)代理的評價(jià)消息，。
將所述評價(jià)消息發(fā)送給所述評價(jià)代理。
95、如權(quán)利要求94所述的方法，其中所述評價(jià)代理是保險(xiǎn)公司96、如權(quán)利要求95所述的方法，其中所述特征至少是財(cái)產(chǎn)所有者的居所之一。
97、如權(quán)利要求94所述的方法，其中所述評價(jià)代理是保險(xiǎn)評價(jià)人。
98、一種有關(guān)氣象破壞評價(jià)裝置，包括用于接收來自同步軌道中發(fā)送器的地球表面預(yù)定部分中人工和自然特征的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的裝置；用于分析所述實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)并識別所述有關(guān)重大氣象事件發(fā)生前與重大氣象事件后的所述特征的變化的裝置；用于準(zhǔn)備將所述特征中的所述變化傳送給評價(jià)代理的評價(jià)消息的裝置。
用于將所述評價(jià)消息發(fā)送給所述評價(jià)代理的裝置。
權(quán)利要求
1.一種同步軌道中的成像衛(wèi)星，包括圖像傳感器，使其面向地球放置并產(chǎn)生至少一部分地球表面的一系列圖像的數(shù)據(jù)；以及傳送器，用于將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程位置，使得可以在所述遠(yuǎn)程位置實(shí)時(shí)看到所述一系列圖像，其中所述一系列圖像中的每個(gè)圖像具有低于千米的分辨率。
2.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，其中所述圖像傳感器包括電荷耦合器。
3.如權(quán)利要求2所述的成像衛(wèi)星，其中所述電荷耦合器具有至少1024×1024單元。
4.如權(quán)利要求3所述的成像衛(wèi)星，其中所述電荷耦合器具有至少2048×2048單元。
5.如權(quán)利要求4所述的成像衛(wèi)星，其中所述電荷耦合器具有至少4096×4096單元。
6.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，進(jìn)一步包括掃描系統(tǒng)，用于改變圖像傳感器與地球表面的相對位置，使得圖像傳感器在產(chǎn)生一系列圖像的數(shù)據(jù)時(shí)感知地球表面的不同部分。
7.如權(quán)利要求6所述的成像衛(wèi)星，進(jìn)一步包括光學(xué)子系統(tǒng)，用于在產(chǎn)生所述一系列圖像的數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)整由所述圖像傳感器觀測到的視野。
8.如權(quán)利要求6所述的成像衛(wèi)星，其中所述掃描系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏡，用于通過調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏡相對于圖像傳感器的位置來調(diào)整照射在所述圖像傳感器上的光程。
9.如權(quán)利要求6所述的成像衛(wèi)星，其中所述掃描系統(tǒng)包括控制機(jī)構(gòu)，用于控制由所述衛(wèi)星上的動(dòng)量輪傳遞的旋轉(zhuǎn)量，以便傳遞衛(wèi)星關(guān)于地球的相對旋轉(zhuǎn)并使所述圖像傳感器的光程相對地球上的預(yù)定點(diǎn)改變。
10.如權(quán)利要求6所述的成像衛(wèi)星，其中所述掃描系統(tǒng)包括控制器，用于調(diào)整所述掃描系統(tǒng)的掃描操作以使所述圖像傳感器根據(jù)步進(jìn)-注視模式產(chǎn)生所述系列圖像。
11.如權(quán)利要求6所述的成像衛(wèi)星，進(jìn)一步包括軟件可識別處理器，用于控制所述掃描系統(tǒng)以至少執(zhí)行以下操作之一全掃描光柵操作，執(zhí)行地球基準(zhǔn)跟蹤操作，以及在地球表面上的預(yù)定部分駐留預(yù)定駐留時(shí)間。
12.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，其中所述發(fā)送器包括數(shù)據(jù)壓縮機(jī)構(gòu)，用于在將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程位置之前將數(shù)據(jù)壓縮。
13.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，其中所述圖像傳感器用于在夜晚產(chǎn)生地球表面的圖像。
14.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，其中所述傳送器用于將所述數(shù)據(jù)通過交叉線路傳送到另一個(gè)衛(wèi)星上。
15.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，其中所述傳送器用于將所述數(shù)據(jù)直接傳送到地面終端。
16.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，其中所述傳送器用于將所述數(shù)據(jù)通過地面通信網(wǎng)絡(luò)傳送到所述遠(yuǎn)程位置。
17.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，其中所述傳送器用于將所述數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用于將所述數(shù)據(jù)通過Internet轉(zhuǎn)發(fā)到所述遠(yuǎn)程位置。
18.具有在同步軌道中的至少四個(gè)成像衛(wèi)星的組合體，每個(gè)衛(wèi)星包括圖像傳感器，使其面向地球放置并產(chǎn)生至少一部分地球表面的一系列圖像的數(shù)據(jù)；以及傳送器，用于將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程位置，使得可以在所述遠(yuǎn)程位置實(shí)時(shí)看到所述一系列圖像，其中所述一系列圖像中的每個(gè)圖像具有低于千米的分辨率，其中所述至少四個(gè)衛(wèi)星中每個(gè)衛(wèi)星用于與位于該至少四個(gè)衛(wèi)星的相應(yīng)視線內(nèi)的地面設(shè)施進(jìn)行通信。
19.如權(quán)利要求18所述的組合體，進(jìn)一步包括至少一個(gè)通信衛(wèi)星，用于接收和通過地面上的遠(yuǎn)程終端將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程位置。
20.一種用于捕捉和分配來自同步軌道的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的方法，包括步驟形成至少一部分地球表面的一系列圖像，包括以1秒/幀的幀速度或更快速度形成一系列圖像，以及以低于千米的分辨率形成一系列圖像；產(chǎn)生關(guān)于該一系列圖像的數(shù)據(jù)流；以及將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程位置。
21.如權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在遠(yuǎn)程位置接收數(shù)據(jù)并由實(shí)時(shí)景象的數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述形成一系列圖像的步驟包括對覆蓋包括地球表面預(yù)定部分的視野的圖像傳感器的掃描，以便產(chǎn)生地球表面上不同位置的一系列圖像。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述形成一系列圖像的步驟包括通過調(diào)整至圖像傳感器的光程來調(diào)整圖像傳感器的視野。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述掃描步驟包括調(diào)整鏡關(guān)于所述圖像傳感器的相對位置來改變通向所述圖像傳感器的光程。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述掃描步驟包括調(diào)整基于衛(wèi)星的動(dòng)量輪的速度。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述掃描步驟包括掃描所述成像傳感器以形成步進(jìn)-注視系列圖像。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述形成一系列圖像的步驟包括控制圖像傳感器以至少執(zhí)行全掃描光柵操作、地球基準(zhǔn)跟蹤操作和駐留點(diǎn)調(diào)整操作之一。
28.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述傳送步驟包括壓縮數(shù)據(jù)。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述形成一系列圖像的步驟包括在夜晚形成一系列圖像。
30.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述傳送步驟包括通過交叉耦合將數(shù)據(jù)傳送到另一個(gè)衛(wèi)星。
31.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述傳送步驟包括將所述數(shù)據(jù)直接傳送到地面終端。
32.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述接收步驟包括通過地面通信網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程位置接收數(shù)據(jù)。
33.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述接收步驟包括通過作為所述地面通信網(wǎng)絡(luò)的Internet接收數(shù)據(jù)。
34.一種地球同步軌道中的成像衛(wèi)星，包括用于形成至少一部分地球表面的一系列圖像的裝置，包括用于以一秒的幀速度或更高速度形成一系列圖像的裝置，用于以低于千米的分辨率形成一系列圖像的裝置；用于產(chǎn)生表示一系列圖像的數(shù)據(jù)流的裝置；以及用于將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程位置的裝置。
35.如權(quán)利要求1所述的成像衛(wèi)星，其中所述圖像傳感器用于形成一系列彩色圖像的所述數(shù)據(jù)。
36.如權(quán)利要求21所述的方法，其中形成一系列圖像的所述步驟包括以彩色形成所述一系列圖像。
37.如權(quán)利要求34所述的成像衛(wèi)星，其中所述的形成一系列圖像的裝置，包括形成彩色圖像的裝置。
38.一種具有超分辨率能力的成像衛(wèi)星系統(tǒng)，包括圖像傳感器，將其放置用于地球同步軌道的在平臺上，所述圖像傳感器面向地球放置并至少產(chǎn)生一部分地球表面的一系列圖像的數(shù)據(jù)；以及傳送器，用于將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程位置，使得可以在所述遠(yuǎn)程位置觀測到所述一系列圖像，其中交通擁擠檢測機(jī)構(gòu)，用于檢測由空間觀測到的特定公路上的交通量以及所述交通消息中包含的所述交通指標(biāo)。
39.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括地圖顯示系統(tǒng)，在該地圖顯示系統(tǒng)上顯示關(guān)于位于所述地圖上的特定公路交通擁擠的擁擠信息。
40.一種海上氣象報(bào)告系統(tǒng)，包括圖像傳感器，其面向地球放置并產(chǎn)生至少一部分地球表面的一系列圖像的數(shù)據(jù)；以及傳送器，用于將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程位置，使得可以在所述遠(yuǎn)程位置實(shí)時(shí)觀測到所述一系列圖像，其中所述一系列圖像中的每個(gè)圖像具有低于千米的分辨率，其中所述遠(yuǎn)程位置是海上船只，用于通過無線電通信方式接收由從所述圖像傳感器收集的光信息提供的氣象模式信息。
41.一種氣象事件報(bào)告系統(tǒng)，包括圖像傳感器，其面向地球放置并產(chǎn)生至少一部分地球表面的一系列圖像的數(shù)據(jù)；以及傳送器，用于將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程位置，使得可以在所述遠(yuǎn)程位置實(shí)時(shí)觀測到所述一系列圖像，其中所述一系列圖像中的每個(gè)圖像具有低于千米的分辨率，其中所述發(fā)送器用于向遠(yuǎn)程位置發(fā)送數(shù)據(jù)，所述遠(yuǎn)程位置用于產(chǎn)生要發(fā)送給用戶的e-mail消息，報(bào)告出現(xiàn)了所述圖像傳感器觀測到產(chǎn)生于所述遠(yuǎn)程位置的預(yù)定氣象模式。
全文摘要
收集和實(shí)時(shí)分配來自GEO的地球(302)高分辨率圖像的系統(tǒng)、方法和裝置,包括安裝在同步平臺上的基于多兆像素兩維電荷耦合器(CCD)陣列的電－光傳感器。在同步地球軌道中的至少四個(gè)三軸穩(wěn)定衛(wèi)星(300、314)提供除地極之外的全球覆蓋。以約1幀/sec收集的圖像數(shù)據(jù)在高容量通信線路(306)(大約15MHz帶寬)上廣播,以低于千米的分辨率直接向終端用戶提供地球的實(shí)時(shí)全球覆蓋。該數(shù)據(jù)可以由每個(gè)衛(wèi)星通過空間系統(tǒng)和地面電信線路進(jìn)行全球分配。每個(gè)衛(wèi)星具有至少兩個(gè)工作在可視波長的電－光學(xué)成像系統(tǒng),以便提供地球全盤的連續(xù)觀測和地球表面大部分或選擇部分的低于千米空間分辨率的覆蓋。
文檔編號B64G1/66GK1358392SQ00809458
公開日2002年7月10日 申請日期2000年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月25日
發(fā)明者馬爾科姆·A·勒孔特, 邁克爾·休因斯 申請人:阿斯特羅文森國際公司