本公開涉及空間監(jiān)視。具體地，涉及用于改進(jìn)的空間監(jiān)視的傾斜的超級對地靜止地球軌道(super-GEO)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，步進(jìn)凝視(step-stare)方法經(jīng)常被用于空間監(jiān)視的傳感器所采用。步進(jìn)凝視方法捕獲少量重疊的一系列視場(FOV)以監(jiān)視較大的能視域(FOR)。重新定向傳感器以指向下一個FOV位置并且在重新定向之后允許擾動以安放需要額外的時間。然而，以恒定的回轉(zhuǎn)速率連續(xù)跨能視域(field-of-regard)掃描的方法可以使需要的額外時間最小化。使用恒定的回轉(zhuǎn)速率可以導(dǎo)致在能視域的許多方面具有比要求的性能更好的性能，但是也可以導(dǎo)致在其他方面的不足的性能，并且因此，恒定的回轉(zhuǎn)速率可以導(dǎo)致遠(yuǎn)離最佳使用時間。因此，需要用于空間監(jiān)視的傳感器的改進(jìn)的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開涉及用于改進(jìn)的空間監(jiān)視的傾斜的Super-GEO軌道的方法、系統(tǒng)以及裝置。在一個或多個實(shí)施例中，用于空間監(jiān)視的方法涉及由超級對地靜止地球軌道(super-GEO)中的至少一個衛(wèi)星上的至少一個傳感器進(jìn)行掃描，基于能視域(FOR)的光柵掃描。在一個或多個實(shí)施例中，掃描具有可變的速率，該速率取決于用于探測感興趣目標(biāo)的目標(biāo)停留時間。在至少一個實(shí)施例中，目標(biāo)停留時間是依據(jù)目標(biāo)的特征亮度的。

在至少一個實(shí)施例中，目標(biāo)停留時間進(jìn)一步依據(jù)從至少一個傳感器到感興趣目標(biāo)的范圍/距離(range)并且依據(jù)太陽相位角。

在一個或多個實(shí)施例中，光柵掃描包括至少一次掃掠。在至少一個實(shí)施例中，至少一次掃掠是連續(xù)掃掠。

在至少一個實(shí)施例中，至少一個傳感器的能視域(FOR)依據(jù)太陽和至少一個衛(wèi)星之間的幾何構(gòu)型，并且依據(jù)至少一個衛(wèi)星指向的角度。

在一個或多個實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括，在通過至少一個傳感器的掃描、采集期間，圖像幀隨時間構(gòu)成。在至少一個實(shí)施例中，圖像幀重疊。

在至少一個實(shí)施例中，super-GEO是在軌道周期的大部分持續(xù)時間內(nèi)具有大于靜止地球軌道(GEO)半徑的半徑的軌道。

在一個或多個實(shí)施例中，光柵掃描所需的時間取決于至少一個傳感器的孔直徑和目標(biāo)停留時間。

在至少一個實(shí)施例中，光柵掃描所需時間進(jìn)一步取決于至少一個傳感器的高度。

在一個或多個實(shí)施例中，光柵掃描所需時間進(jìn)一步取決于至少一個傳感器的瞬時視場(IFOV)。

在至少一個實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步涉及比較至少一個圖像幀內(nèi)探測到的亮度水平與探測閾值。在一個或多個實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步涉及在至少一個圖像幀內(nèi)所探測到的亮度水平超過探測閾值時確定感興趣目標(biāo)是存在的。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步涉及在至少一個圖像幀內(nèi)所探測到的亮度水平?jīng)]有超過探測閾值時確定感興趣目標(biāo)是不存在的。

在至少一個實(shí)施例中，其中當(dāng)具有兩個或更多個衛(wèi)星時，該方法進(jìn)一步涉及至少一個衛(wèi)星掃描期望掃描區(qū)域的至少一部分，其中其他衛(wèi)星中的至少一個衛(wèi)星的傳感器中的至少一個具有低性能。

在一個或多個實(shí)施例中，用于空間監(jiān)視的系統(tǒng)涉及在超級對地靜止地球軌道(super-GEO)內(nèi)的至少一個衛(wèi)星。該系統(tǒng)進(jìn)一步涉及至少一個衛(wèi)星上的至少一個傳感器對能視域(FOR)進(jìn)行光柵掃描的掃描。在一個或多個實(shí)施例中，掃描具有可變速率，該可變速率取決于用于探測感興趣目標(biāo)的目標(biāo)停留時間。在至少一個實(shí)施例中，目標(biāo)停留時間依據(jù)目標(biāo)的特征亮度，該特征亮度將遍歷FOR關(guān)于觀察幾何構(gòu)型因素而變化，觀察幾何構(gòu)型因素包含到目標(biāo)的距離、觀察幾何構(gòu)型以及太陽照射角。

在至少一個實(shí)施例中，在掃描期間，至少一個傳感器進(jìn)一步隨著時間采集圖像幀。

在一個或多個實(shí)施例中，至少一個傳感器進(jìn)一步比較至少一個圖像幀內(nèi)所檢測到的亮度水平與探測閾值。在至少一個實(shí)施例中，當(dāng)至少一個圖像幀內(nèi)所探測到的亮度水平超過探測閾值時，至少一個傳感器進(jìn)一步確定感興趣目標(biāo)是存在的。在一些實(shí)施例中，當(dāng)至少一個圖像幀內(nèi)所探測到的亮度水平?jīng)]有超過探測閾值時，至少一個傳感器進(jìn)一步確定感興趣目標(biāo)不存在。

在至少一個實(shí)施例中，用于空間監(jiān)視的方法涉及由傾斜的超級對地靜止地球軌道(super-GEO)內(nèi)的至少一個衛(wèi)星上的至少一個傳感器進(jìn)行掃描，對能視域(FOR)進(jìn)行光柵掃描。在一個或多個實(shí)施例中，掃描具有可變速率，其取決于用于探測感興趣目標(biāo)的目標(biāo)停留時間。在至少一個實(shí)施例中，目標(biāo)停留時間依據(jù)目標(biāo)的特征亮度。

在一個或多個實(shí)施例中，傾斜的super-GEO的傾斜軸線被選擇以使得由于地球排斥產(chǎn)生的性能劣化最小化。

在至少一個實(shí)施例中，用于空間監(jiān)視的系統(tǒng)涉及傾斜的超級對地靜止地球軌道(super-GEO)內(nèi)至少一個衛(wèi)星。該系統(tǒng)進(jìn)一步涉及至少一個衛(wèi)星上的至少一個傳感器以對能視域(FOR)進(jìn)行光柵掃描的掃描。在一個或多個實(shí)施例中，掃描具有可變速率，其取決于用于探測感興趣目標(biāo)的目標(biāo)停留時間。在至少一個實(shí)施例中，目標(biāo)停留時間依據(jù)目標(biāo)的特征亮度，該特征亮度將遍歷FOR關(guān)于觀察幾何構(gòu)型因素而變化，觀察幾何構(gòu)型因素包含到目標(biāo)的距離、觀察幾何構(gòu)型以及太陽照射角。

所述特征、功能以及優(yōu)點(diǎn)可以在本公開的不同實(shí)施例中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或者可以在另外其他的實(shí)施例中組合。

附圖說明

本公開的這些以及其他特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)通過參考以下描述、所附權(quán)利要求以及附圖而變得更好理解，其中：

圖1A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例描繪了太陽和衛(wèi)星上傳感器之間的太陽相位角的示意圖，該衛(wèi)星可以被用于本公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)；

圖1B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了依據(jù)太陽相位角由球體反射的光的相對量的圖表；

圖2是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了示例性光柵掃描的示意圖，該示例性光柵掃描可以由用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的傳感器來進(jìn)行；

圖3A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了圖像幀的時間序列的示意圖，該圖像幀可以由用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的傳感器來采集；

圖3B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了掃描的區(qū)域的一系列條帶的示意圖；

圖4A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了監(jiān)視周期時間的圖表，監(jiān)視周期時間依據(jù)用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的最佳時間變化回轉(zhuǎn)速率的目的最小可探測目標(biāo)(MDT)尺寸；

圖4B是顯示了依據(jù)恒定回轉(zhuǎn)速率的目的MDT尺寸的監(jiān)視周期時間的圖表；

圖5是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了依據(jù)使用用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的最佳時間變化回轉(zhuǎn)速率的針對不同傳感器高度的目的MDT尺寸的監(jiān)視周期時間的圖表；

圖6是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了依據(jù)使用用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的最佳時間變化回轉(zhuǎn)速率的針對不同的瞬時視場(IFOV)的目的MDT尺寸的監(jiān)視周期時間的圖表。y軸比例與圖5中的相同；

圖7A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的用于O操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖7B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的用于W操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖7C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的用于E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖8A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了復(fù)合覆蓋的用于O操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖8B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器A的覆蓋的用于O操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖8C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器B的覆蓋的用于O操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖8D是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器C的覆蓋的用于O操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖9是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器A的覆蓋的用于W或E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖10是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器A和傳感器C的覆蓋的用于W或E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖11A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了復(fù)合覆蓋的用于W或E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖11B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器A的覆蓋的用于W或E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖11C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器B的覆蓋的用于W或E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖11D是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器C的覆蓋的用于W或E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖12A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的顯示了用于傳感器A的覆蓋的W或E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖12B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的當(dāng)采用傾斜的軌道時顯示了用于傳感器A的覆蓋的用于W或E操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖12C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的當(dāng)采用傾斜的軌道時顯示了用于傳感器A的覆蓋的用于O操作模式的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；

圖13是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的描繪了所公開的空間監(jiān)視方法的流程圖；

圖14是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例描繪了采用傾斜軌道的所公開的空間監(jiān)視方法的流程圖；

圖15根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例示出了可以被所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)采用的MDT模型的示例公式；

圖16根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例示出了可以被所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)采用的多像素條紋MDT模型的示例公式；

圖17A根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例示出了可以被所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)采用的示例性傳感器的示意圖；

圖17B根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例示出了圖17A的示例性傳感器的側(cè)視圖；

圖18是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例描繪了所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示例性回轉(zhuǎn)速率廓線的圖表；

圖19A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的依據(jù)所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的曝光時間的MDT尺寸的圖表；

圖19B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的依據(jù)所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的曝光時間的MDT絕對幅度的圖表；

圖19C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的依據(jù)所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的曝光時間的成比例的噪音的圖表；

圖20A-D是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的示出了所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示例掃描的圖表。

具體實(shí)施方式

本文公開的方法和裝置提供了用于超級對地靜止地球軌道(super-GEO)軌道的自適應(yīng)掃描速率空間監(jiān)視傳感器的可操作系統(tǒng)。此外，本文公開的方法和裝置提供了為了改善空間監(jiān)視的用于傾斜的super-GEO軌道的可操作系統(tǒng)。

如上文先前所述的，當(dāng)前，步進(jìn)凝視方法通常被用于空間監(jiān)視的傳感器所采用。步進(jìn)凝視方法捕獲具有少量重疊的一系列視場(FOV)，以監(jiān)視較大的能視域(FOR)。重新定向傳感器以指向下一個FOV位置并且在重新定向之后允許擾動以安放需要額外的時間。然而，以恒定的回轉(zhuǎn)速率連續(xù)地跨能視域掃描的方法可以使得需要的該額外時間最小。使用恒定的回轉(zhuǎn)速率可以導(dǎo)致在能視域的許多方面具有比要求的性能更好的性能，但是其也可以導(dǎo)致在其他方面的不足的性能，并且因此，恒定的回轉(zhuǎn)速率可以導(dǎo)致遠(yuǎn)離最佳使用時間。

在一個或多個實(shí)施例中，本公開的系統(tǒng)提供了在super-GEO軌道內(nèi)的衛(wèi)星平臺上的成像傳感器，其光柵掃描空間的期望扇區(qū)。掃描速率響應(yīng)于改變的指向幾何構(gòu)型而被調(diào)節(jié)，以提供依據(jù)一類目標(biāo)的特征亮度的模型的期望的目標(biāo)停留時間，該特征亮度依據(jù)感測和太陽照射幾何構(gòu)型。該模型可以包含如下因素：(a)到監(jiān)視扇區(qū)的遠(yuǎn)側(cè)的范圍；(b)太陽相位角；以及(c)目標(biāo)類特征尺寸和反射屬性。監(jiān)視扇區(qū)可以根據(jù)任務(wù)目標(biāo)用不同的方式限定。一個示例是落入FOR內(nèi)的所有深空間(Deep Space)區(qū)域。在此，深空間意指大于GEO半徑(如，35786km)從5875千米(km)到數(shù)百km的區(qū)域。這是由具有在扇區(qū)位置處的頂點(diǎn)和由FOR限定的邊緣的平行六面體與從半徑5875km到近似36000km的球形殼的交集限定的體積。到該體積的遠(yuǎn)側(cè)的范圍將取決于FOR內(nèi)的位置。

掃描速率廓線針對這些因素被優(yōu)化以使監(jiān)視周期時間最小，同時確保在所監(jiān)視的空間扇區(qū)的所有期望部分處滿足或超過目標(biāo)性能目的。一群若干衛(wèi)星中每個成員的監(jiān)視輪廓被選擇以最大化目標(biāo)再訪率并且使用每個衛(wèi)星的觀察幾何構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)以覆蓋其他衛(wèi)星的弱點(diǎn)從而最好地消除覆蓋間隙。

本公開的系統(tǒng)具有兩個主要的新穎點(diǎn)。第一個主要的新穎點(diǎn)是一群衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的監(jiān)視掃描模式可以在衛(wèi)星繞其軌道移動時被調(diào)節(jié)，從而最有效地使用每個衛(wèi)星并且從而覆蓋其他衛(wèi)星中各衛(wèi)星的弱點(diǎn)區(qū)域。該弱點(diǎn)區(qū)域與引起不良相位角的幾何構(gòu)型一起出現(xiàn)、與到監(jiān)視的扇區(qū)的遠(yuǎn)側(cè)處的目標(biāo)相距長范圍的幾何構(gòu)型一起出現(xiàn)、或者與使傳感器指向接近亮源(如，太陽、地球或月亮)的幾何構(gòu)型一起出現(xiàn)。第二個主要新穎點(diǎn)是通過依據(jù)到待監(jiān)視的扇區(qū)的最遠(yuǎn)部分的范圍和太陽相位角而調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速率，監(jiān)視周期時間可以被最小化，同時確保了在監(jiān)視的空間扇區(qū)的多個部分處滿足或超過目標(biāo)性能目的。

通過使用每個衛(wèi)星的觀察幾何構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)來覆蓋其他衛(wèi)星的弱點(diǎn)，一群若干衛(wèi)星中每個成員的監(jiān)視輪廓被選擇以使目標(biāo)再訪率最大并且消除覆蓋間隙。Super-GEO軌道內(nèi)衛(wèi)星上的成像傳感器光柵掃描一部分空間。根據(jù)(a)到空間扇區(qū)的遠(yuǎn)側(cè)的范圍、(b)太陽相位角以及(c)要求被容易地探測到的小尺寸目標(biāo)，調(diào)節(jié)掃描速率以提供期望的目標(biāo)停留時間。針對這三個因素優(yōu)化掃描速率廓線以最小化監(jiān)視周期時間，同時確保滿足或超過目標(biāo)性能目的。

本公開的系統(tǒng)避免了浪費(fèi)在容易探測到目標(biāo)的指向的幾何構(gòu)型處的不必要的積分時間。通過連續(xù)地掃描，還避免了與步進(jìn)凝視方法相關(guān)聯(lián)的無價值的非成像時間，步進(jìn)凝視方法必須在傳感器被重新定向和擾動安放時停止成像。本公開的系統(tǒng)也解決了當(dāng)衛(wèi)星可能具有探測暗淡目標(biāo)是困難或不可能的幾何構(gòu)型區(qū)域時的問題。當(dāng)(a)太陽反射的部分光非常低(不良相位角)，(b)到將被監(jiān)視的體積的遠(yuǎn)側(cè)處的目標(biāo)的范圍是大的，和/或(c)指向接近亮源或直接指向亮源(如太陽、地球以及月亮)時，可以出現(xiàn)這些區(qū)域，所述亮源可以導(dǎo)致高背景光水平，從而減小目標(biāo)與背景的對比度和噪音水平。本公開的系統(tǒng)針對一群衛(wèi)星中的每個成員計劃監(jiān)視掃描模式，以最好地利用每個衛(wèi)星的觀察幾何構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)來覆蓋待監(jiān)視的所有區(qū)域，進(jìn)而使得目標(biāo)再訪率最大并且消除覆蓋間隙。

應(yīng)注意，在目標(biāo)上的停留時間等于傳感器的視場(FOV)除以掃描速率。探測性能隨著停留時間的增加而改善。一般，探測性能由最小尺寸目標(biāo)來描述，針對最小尺寸目標(biāo)指定探測概率(MDT＝最小可探測目標(biāo)，Pd＝探測概率)。探測性能針對更加暗淡的目標(biāo)而被降低。目標(biāo)亮度具有隨范圍的平方和太陽相位角(即，太陽到目標(biāo)線和傳感器到目標(biāo)線之間的角度)減小的趨勢。監(jiān)視周期指的是對將被覆蓋的空間的扇區(qū)所跨越的能視域進(jìn)行一次完整光柵掃描所需要的時間。本公開的系統(tǒng)具有兩個主要創(chuàng)新。第一，通過依據(jù)到將被監(jiān)視的扇區(qū)的最遠(yuǎn)部分的范圍來調(diào)整回轉(zhuǎn)速率并且依據(jù)感測和太陽照射幾何構(gòu)型來調(diào)節(jié)目標(biāo)亮度的模型，監(jiān)視周期時間可以被最小化，同時確保在監(jiān)視的空間扇區(qū)的所有期望部分處滿足或超過目標(biāo)性能目的。第二，當(dāng)衛(wèi)星繞其軌道移動時，調(diào)節(jié)一群衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的監(jiān)視掃描模式，以便最有效率地利用每個衛(wèi)星以覆蓋其他衛(wèi)星中各衛(wèi)星的弱點(diǎn)區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，本公開的系統(tǒng)提供了一群傾斜的super-GEO衛(wèi)星，其一起操作以監(jiān)視深空間軌道域，深空間軌道域包含中地球軌道(MEO)、高傾斜軌道(HIO)、對地靜止地球軌道(GEO)以及GEO-死亡軌道(Graveyard orbit)。傾斜的Super-GEO指的是具有顯著高于GEO的高度并且具有相對于赤道平面的傾斜度的大致圓形軌道。處在相同的傾斜的super-GEO軌道內(nèi)的一群衛(wèi)星繞著該圓形被大致相等地間隔，該一群衛(wèi)星幾乎消除了與地球和太陽排除區(qū)域相關(guān)的任何性能間隙。地球和太陽排除區(qū)域指的是由于來自這些亮源的雜散光，單個傳感器具有顯著劣化的性能或者不能夠執(zhí)行操作的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，本公開的系統(tǒng)使用傾斜的軌道以避免對準(zhǔn)目標(biāo)物體以與太陽或地球在一條線上的不良幾何構(gòu)型。傾斜的super-GEO軌道在傳感器的軌道的部分期間將地球排除區(qū)域從GEO帶中移開，傳感器的軌道的所述部分是其他衛(wèi)星覆蓋難以進(jìn)行的幾何構(gòu)型。

應(yīng)注意，空間GEO帶的監(jiān)視是非常重要的。GEO帶被寬松地認(rèn)為包含具有0.99-1.01日的平均運(yùn)動并且偏心度＜0.01日并且傾斜度達(dá)到～10度的軌道。在亞GEO軌道(即，低于GEO的軌道)內(nèi)的傳感器將傾向于不能被任何衛(wèi)星觀察到的太陽排除區(qū)域。太陽排除區(qū)域是GEO帶上的某些位置，在這些位置處，(a)傳感器必須面向接近太陽以觀測，這導(dǎo)致了炫目的背景光，并且(b)被觀察目標(biāo)的側(cè)面主要處于陰影中，沒有被太陽照射，并且因此非常暗淡(不良的太陽相位角)。三個或更多個衛(wèi)星的Super-GEO群避免了該問題，因?yàn)镚EO帶上的所有點(diǎn)將可被至少一個super-GEO衛(wèi)星觀察，所述至少一個super-GEO衛(wèi)星具有不會面向太陽并且具有良好的太陽相位角的幾何構(gòu)型。

然而，對于super-GEO軌道，新的問題出現(xiàn)了，即地球排除。由于面向該帶的最接近和最遠(yuǎn)部分的單個衛(wèi)星要求接近地或者直接面向地球，因此導(dǎo)致強(qiáng)的背景光水平，這減小了對比度并且增加了噪音，并且顯著降低了采集性能。每個單獨(dú)衛(wèi)星的地球排除可以被衛(wèi)星群中的其他衛(wèi)星中的一個覆蓋。然而，由于零傾斜的super-GEO軌道，當(dāng)一個衛(wèi)星處于其軌道的所述部分時，在該部分中該衛(wèi)星幾乎在太陽和地球之間，其排除區(qū)域位于這樣的位置，在該位置處，對于該軌道的遠(yuǎn)點(diǎn)處的具有空間態(tài)勢感知(SSA)群位置的其他衛(wèi)星具有不良相位角，進(jìn)而難以實(shí)現(xiàn)良好的探測性能。這可以通過使用更大量的衛(wèi)星來部分克服，但是這極大地增加了成本。另一個選項(xiàng)是傾斜軌道，使得當(dāng)衛(wèi)星離太陽最近和最遠(yuǎn)時距離赤道平面最遠(yuǎn)。足夠大的傾斜度(如，大于(＞)10度)可以針對那些困難的幾何構(gòu)型將地球排除區(qū)域從GEO帶移開。地球排除區(qū)域在軌道穿過赤道平面的部分期間將仍與GEO帶對準(zhǔn)，但是在這些點(diǎn)處，衛(wèi)星群的其他衛(wèi)星可以看到帶的具有有利幾何構(gòu)型(如，良好的太陽相位角)的部分。

在以下描述中，闡述了數(shù)個細(xì)節(jié)以便提供該系統(tǒng)的更徹底的描述。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，公開的系統(tǒng)可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在其他的實(shí)例中，公知的特征沒有被詳細(xì)地描述以免不必要地使該系統(tǒng)混淆。

本公開的實(shí)施例可以依據(jù)功能和/或邏輯組件和各種處理步驟在此描述。應(yīng)該意識到，這些組件可以通過任何數(shù)量的硬件、軟件和/或經(jīng)配置以進(jìn)行特定功能的固件組件來實(shí)現(xiàn)。例如，本公開的實(shí)施例可以采用各種集成電路組件(如，存儲器元件、數(shù)字信號處理元件、邏輯元件、查找表等)，其可以在處理器、微處理器或其他控制設(shè)備中的一個或多個的控制下完成各種功能。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，本公開的實(shí)施例可以結(jié)合其他組件來實(shí)踐，并且在此描述的該系統(tǒng)僅僅是本公開的一個示例實(shí)施例。

為了簡潔，在此不再詳細(xì)描述與用于空間監(jiān)視的傳感器相關(guān)的常規(guī)技術(shù)和組件，以及該系統(tǒng)的其他功能性方面(以及該系統(tǒng)的各操作組件)。而且，在本文包含的各附圖中所示的連接線旨在表示各元件之間的示例功能性關(guān)系和/或物理耦連。應(yīng)注意，許多可替換或額外的功能性關(guān)系或物理連接可以存在于本公開的實(shí)施例中。

圖1A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例描繪了在太陽120和衛(wèi)星140上傳感器130之間的太陽相位角110的示意圖，衛(wèi)星140可以被用于所公開的用于空間監(jiān)視的系統(tǒng)。在該附圖中，super-GEO軌道內(nèi)衛(wèi)星140上的傳感器130被示出為感測空間內(nèi)的物體170。太陽相位角110被示為在太陽到物體線150和傳感器到物體線160之間。

應(yīng)注意，在傳感器130的操作期間，傳感器130對包含物體170的能視域(FOR)進(jìn)行光柵掃描的掃描。掃描具有可變的速率，其取決于用于探測感興趣目標(biāo)(如，物體170)的目標(biāo)停留時間。目標(biāo)停留時間依據(jù)從傳感器130到感興趣目標(biāo)170的范圍，并且依據(jù)太陽相位角110。

在一個或多個實(shí)施例中，super-GEO軌道是在軌道周期的大部分持續(xù)時間中具有大于GEO半徑的半徑的軌道。Super-GEO包含兩種軌道，即幾乎圓形的軌道和橢圓形軌道，所述軌道具有大于GEO半徑的遠(yuǎn)地點(diǎn)半徑和在近地點(diǎn)附近可降至小于GEO高度的半徑。Super-GEO包含具有接近零傾斜度的軌道和傾斜的軌道兩者。

在本公開的一些實(shí)施例中，super-GEO軌道處于比GEO(如，1.2*35786km＝42900km)高近似百分之二十(20％)的高度。然而，應(yīng)注意，super-GEO可以是高于GEO的任何軌道，其在軌道周期的大部分持續(xù)時間內(nèi)具有比GEO更大的半徑，例如是GEO的1.05倍大，是GEO的1.5倍大等。Super-GEO還包含橢圓軌道，其具有高于GEO的遠(yuǎn)地點(diǎn)半徑和可以低于或高于GEO的近地點(diǎn)半徑。

應(yīng)注意，在一些實(shí)施例中，衛(wèi)星140處于傾斜的super-GEO軌道內(nèi)。相位角將隨著在FOR內(nèi)的位置而變化。這些變化的廓線將取決于軌道傾斜度和衛(wèi)星在其軌道內(nèi)的當(dāng)前位置等原因。選擇非零傾斜度可以有利地調(diào)節(jié)這些依存關(guān)系以使得作為一個系統(tǒng)的衛(wèi)星群的性能最佳，從而在一個衛(wèi)星的性能可能不良的空間和時間區(qū)域處，該系統(tǒng)內(nèi)的另一個衛(wèi)星具有良好的性能。

圖1B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了依據(jù)太陽相位角110(參考圖1A)的由球體反射的光的相對量的圖表180。在該圖中，圖表180的x軸表示太陽相位角110的度數(shù)，并且圖表180的y軸表示由球體反射的光的相對量。因此，如圖表180中所示，當(dāng)太陽相位角110增加時，所反射的光的相對量減少。注意，現(xiàn)實(shí)中的物體的亮度具有由于其三維(3D)表面結(jié)構(gòu)和表面材料的光學(xué)屬性引起的更加復(fù)雜的依存關(guān)系；但是趨勢是物體通常在較小的相位角處表現(xiàn)得更亮。

圖2是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了可以由所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的傳感器130(參考圖1A)進(jìn)行的示例性光柵掃描200的示意圖。在該圖中，示例性光柵掃描200被顯示為包含13次掃掠。對于該示例性光柵掃描200，能視域(FOR)是115.7度(水平)乘82.9度(豎直)。并且，每個單個視場(FOV)210是2.35度(水平)乘5.73度(豎直)。對于該示例，在連續(xù)的掃掠之間具有0.218度的重疊，其等于95個像素。在進(jìn)行220一次光柵掃描200的掃掠之后，反轉(zhuǎn)下一次掃掠的方向，匹配期望的回轉(zhuǎn)速率，并且傳感器安放以準(zhǔn)備下一次隨后的掃掠。因此，如光柵掃描200中所示，光柵掃描200包括至少一次掃掠。在一個或多個實(shí)施例中，至少一次掃掠是連續(xù)掃掠。

圖3A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了可以被所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的傳感器110(參考圖1A)所采集的圖像幀310的時間序列的示意圖300。在該圖中，圖像幀310的時間序列被顯示。在傳感器110(參考圖1A)的操作期間，在掃描期間，傳感器110隨時間采集圖像幀310。在圖3A中，圖像幀310被示出以重疊。

圖3B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了掃描的面積的一系列條帶320的示意圖330。在傳感器110(參考圖1A)的處理期間，掃描的面積被分成一系列條帶320。每個條帶320被包含在X數(shù)量(如，8個)圖像幀310(參考圖3A)內(nèi)。對于每個條帶320，提取覆蓋了條帶320的來自圖像幀310中的部分以合成模仿由凝視和分幀照相機(jī)采集的一堆幀310。

在傳感器110的操作期間，在傳感器110已經(jīng)采集了圖像幀310之后，傳感器110比較圖像幀310中至少一個的探測到的亮度水平與探測閾值。當(dāng)圖像幀310中至少一個的探測到的亮度水平超過了探測閾值時，傳感器110確定感興趣目標(biāo)是存在的。而且，當(dāng)圖像幀310中至少一個的探測到的亮度水平?jīng)]有超過探測閾值時，傳感器110確定感興趣目標(biāo)是不存在的。

圖4A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例示出了監(jiān)視周期時間的圖表400，所述監(jiān)視周期時間依據(jù)用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的最佳時間變化回轉(zhuǎn)速率的目的最小可探測目標(biāo)(MDT)尺寸。在該圖中，圖表400的x軸以厘米(cm)表示目的MDT，并且圖表400的y軸以分鐘表示監(jiān)視周期時間。

圖4B是示出了依據(jù)針對恒定回轉(zhuǎn)速率的目的MDT尺寸的監(jiān)視周期時間的圖表410。在該圖中，圖表410的x軸以厘米(cm)表示目的MDT，并且圖表400的y軸以分鐘表示監(jiān)視周期時間。

在圖表400和410中，曲線420表示總時間，并且曲線430表示非成像時間。非成像時間曲線430中的每個均表示傳感器110在光柵掃描200(參考圖2)的連續(xù)水平掃掠(參考圖2以觀察水平掃掠)之間反轉(zhuǎn)方向并且安放所需要的時間的總量。

對于圖表400和410，利用了40微弧度(μrad)的固定瞬時FOV(IFOV)和處于高于GEO軌道八(8)百萬米(Mm)的super-GEO處的傳感器的固定高度。曲線420和430通過利用傳感器110的不同孔直徑(如，25.0cm的孔尺寸被用于該構(gòu)思)而變化。圖表400和410顯示了與使用恒定的回轉(zhuǎn)速率相比，使用最佳回轉(zhuǎn)速率顯著減小了監(jiān)視周期時間。例如，在二十五(25)厘米(cm)直徑孔的情況下，九十(90)cm MDT處的監(jiān)視周期時間被減小約兩(2)分鐘。

圖5是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了監(jiān)視周期時間的圖表500，監(jiān)視周期時間依據(jù)利用所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的最佳時間變化回轉(zhuǎn)速率的針對不同傳感器高度的目的MDT尺寸。在該圖中，圖表500的x軸以厘米(cm)表示目的MDT，并且圖表500的y軸以分鐘表示監(jiān)視周期時間。對于圖表500，利用了40微弧度(μrad)的固定瞬時FOV(IFOV)和傳感器110(參考圖1A)的25.0cm的固定孔尺寸。曲線510通過利用傳感器110的不同高度而變化(如，8Mm處的super-GEO的高度被用于該構(gòu)思)。

圖6是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了監(jiān)視周期時間的圖表600，監(jiān)視周期時間依據(jù)利用所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的最佳時間變化回轉(zhuǎn)速率的不同瞬時視場(IFOV)的目的MDT尺寸。在該圖中，Y軸比例與圖5中的比例相同。同樣在該圖中，圖表600的x軸以厘米(cm)表示目的MDT，并且圖表600的y軸以分鐘表示監(jiān)視周期時間。對于圖600，其利用了處于8Mm的super-GEO的傳感器110(參考圖1A)的固定高度和傳感器110的25.0cm的固定孔尺寸。曲線610通過利用不同的IFOV(如，40μrad的IFOV被用于該構(gòu)思)而變化。

圖7A、7B以及7C根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的不同操作模式的示意圖700、750、760。在這些圖中，super-GEO軌道內(nèi)衛(wèi)星上的三個傳感器A、B、C被示出在環(huán)繞地球710的軌道上運(yùn)行。在這些圖中，還示出深空間(DS)束縛軌道(5875千米(km))、地球排除區(qū)域以及GEO和死亡軌道。

圖7A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的用于操作模式O的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖700。在該圖中，對于模式O，沒有傳感器A、B、C被示出位于在太陽740的西扇區(qū)720或東扇區(qū)730內(nèi)。

圖7B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的用于操作模式W的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖750。在該圖中，對于模式W，傳感器A被示出位于太陽740的西扇區(qū)720內(nèi)。

圖7C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的用于操作模式E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖760。在該圖中，對于模式E，傳感器A被示出位于太陽740的東扇區(qū)730內(nèi)。

圖8A、8B、8C以及8D根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了用于操作模式O的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖800、820、830以及840。在這些附圖中，super-GEO軌道內(nèi)的衛(wèi)星上的三個傳感器A、B、C被示出在環(huán)繞地球810的軌道上運(yùn)行。在這些圖中，還示出了深空間(DS)束縛軌道(5875千米(km))、地球排除區(qū)域以及GEO和死亡軌道。

圖8A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了復(fù)合覆蓋850的用于操作模式O的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖800。該圖顯示了復(fù)合覆蓋850面積，其包括來自傳感器A、B、C的覆蓋面積860、870、880(參考圖8B、8C以及8D)。

在操作模式O期間，每個傳感器A、B、C掃掠中心在傳感器A、B、C的衛(wèi)星的最低點(diǎn)上的115.7度乘82.9度(FOR)。掃掠的相位調(diào)節(jié)可以被選擇以在傳感器之間交錯再訪問并且使得最大再訪問時間最小化。FOR覆蓋(參考復(fù)合覆蓋面積850)了傾斜度多達(dá)10度的GEO帶的全部，除了地球排除間隙的中間內(nèi)的10度乘19度開口。這對應(yīng)于8544km高度的切線高。復(fù)合覆蓋850覆蓋了全部GEO帶，進(jìn)而在所有點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)了目的MDT或者更好。復(fù)合覆蓋850還覆蓋了深空間(DS)的絕大部分(如，MEO、HIO以及高傾斜度GEO)。

圖8B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器A的覆蓋的用于操作模式O的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖820。該圖顯示了自傳感器A的覆蓋面積860。

圖8C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器B的覆蓋的用于操作模式O的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖830。該圖顯示了自傳感器B的覆蓋面積870。

圖8D是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器C的覆蓋的用于操作模式O的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖840。該圖顯示了自傳感器C的覆蓋面積880。

圖9是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器A的覆蓋的用于操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖900。在該圖中，super-GEO軌道內(nèi)衛(wèi)星上三個傳感器A、B、C被示出在環(huán)繞地球910的軌道上運(yùn)行。傳感器A被示出為位于太陽940的西扇區(qū)920內(nèi)，并且被示出為具有覆蓋面積960。該圖顯示了當(dāng)傳感器位于太陽的西扇區(qū)或東扇區(qū)內(nèi)時(如，傳感器A位于太陽940的西扇區(qū)920內(nèi))，其它傳感器(如，傳感器B和C)都具有覆蓋指示的區(qū)域950內(nèi)的地球排除間隙的不良的太陽相位角。

圖10是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器A和傳感器C的覆蓋的用于操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖。對于傳感器A，覆蓋地球排除間隙(即，指示的區(qū)域950)的解決方法是使用來自具有最佳太陽相位角的傳感器的覆蓋面積。在該示例中，傳感器C具有最佳太陽相位角。傳感器C正好監(jiān)視指示的區(qū)域950。這允許傳感器C使用更長的積分時間和更多的圖像幀來實(shí)現(xiàn)指示的區(qū)域950的小MDT。

圖11A、11B、11C以及11D根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了用于操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖1100、1120、1130、1140。在這些圖中，super-GEO軌道內(nèi)衛(wèi)星上的三個傳感器A、B、C被示出為在環(huán)繞地球1110的軌道上運(yùn)行。在這些圖中，還示出了深空間(DS)束縛軌道(5875千米(km))、地球排除區(qū)域以及GEO和死亡軌道。

圖11A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了復(fù)合覆蓋的操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖1100。該圖顯示了復(fù)合覆蓋1150面積，該復(fù)合覆蓋1150面積包括來自傳感器A、B、C的覆蓋面積1160、1170、1180(參考圖11B、11C以及圖11D)。在該圖中，因?yàn)閭鞲衅鰽被示出為在太陽1195的西扇區(qū)1190內(nèi)，所以在操作期間利用模式W。

在模式W的操作期間，傳感器A(其在太陽1195的西扇區(qū)1190內(nèi))和傳感器B(其離太陽1195最遠(yuǎn))通過對中心在最低點(diǎn)的115.7度乘82.9度(FOR)進(jìn)行掃掠而操作在模式O中(其在上文被描述在圖8A的說明中)。傳感器C限制了其監(jiān)視FOR以覆蓋傳感器A的地球排除間隙。傳感器C使用更長的積分時間和更多的圖像幀以實(shí)現(xiàn)小MDT。

應(yīng)注意，如果傳感器位于太陽1195的東扇區(qū)1192中，則在操作期間利用模式E。類似于模式W地進(jìn)行模式E，除了模式E與模式W對稱相反地執(zhí)行以外。

圖11B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器A的覆蓋的用于操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖1120。該圖顯示了來自傳感器A的覆蓋面積1160。

圖11C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器B的覆蓋的用于操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖1130。該圖顯示了來自傳感器B的覆蓋面積1170。

圖11D是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器C的覆蓋的用于操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖1140。該圖顯示了來自傳感器C的覆蓋面積1180。

圖12A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了傳感器A的覆蓋的用于操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖1200。在該圖中，super-GEO軌道內(nèi)的衛(wèi)星上的三個傳感器A、B、C被示出為在環(huán)繞地球1210的軌道上運(yùn)行。在該圖中，傳感器A被示出為位于太陽1240的西扇區(qū)1220內(nèi)并且被示出為具有覆蓋面積1260。該圖顯示了當(dāng)傳感器位于太陽的西扇區(qū)或東扇區(qū)(如，傳感器A位于太陽1240的西扇區(qū)1220內(nèi))時，其他傳感器(如，傳感器B和C)都具有用于覆蓋指示的區(qū)域1250內(nèi)的地球排除間隙的不良的太陽相位角。

圖12B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了當(dāng)采用傾斜軌道時傳感器A的覆蓋的用于操作模式W或E的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖1270。在該圖中，傳感器A、B、C在傾斜的super-GEO軌道內(nèi)的衛(wèi)星上。傾斜軌道將用于最困難的幾何構(gòu)型的排除區(qū)域1275從GEO帶中移開。傾斜的軸線被選擇以便當(dāng)傳感器(如傳感器A)在軌道最接近太陽1240和最遠(yuǎn)離太陽1240的部分處時，排除區(qū)域1275離GEO帶最遠(yuǎn)。

圖12C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了當(dāng)采用傾斜的軌道時傳感器A的覆蓋的用于操作模式O的所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖1280。在該圖中，傳感器A、B、C在傾斜的super-GEO軌道內(nèi)的衛(wèi)星上。當(dāng)傳感器(如傳感器A)位于super-GEO軌道的離太陽最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的部分處時，其排除區(qū)域1282、1285將開始于GEO帶重疊。然而，由于這種幾何構(gòu)型，其他的傳感器(如，傳感器B和C)將具有有利的太陽相位角。

圖13是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例描繪了所公開的用于空間監(jiān)視的方法1300的流程圖。在方法1300的開始1310時，super-GEO軌道內(nèi)的衛(wèi)星上的至少一個傳感器對能視域(FOR)1320進(jìn)行光柵掃描的掃描。在一個或多個實(shí)施例中，該掃描具有可變速率，其取決于用于探測感興趣目標(biāo)的目標(biāo)停留時間。在至少一個實(shí)施例中，目標(biāo)停留時間依據(jù)從至少一個傳感器到感興趣目標(biāo)的范圍并且依據(jù)太陽相位角。在掃描期間，至少一個傳感器隨時間采集圖像幀1330。在一個或多個實(shí)施例中，圖像幀重疊。

然后，至少一個傳感器比較圖像幀中至少一個的探測的亮度水平與探測閾值1340。當(dāng)針對圖像幀中的至少一個的探測的亮度水平超過探測閾值時，至少一個傳感器確定感興趣目標(biāo)存在1350。同樣，當(dāng)針對圖像幀中的至少一個的探測的亮度水平?jīng)]有超過探測閾值時，至少一個傳感器確定感興趣目標(biāo)不存在1360。然后，方法1300結(jié)束1370。

圖14是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例描繪了采用傾斜的軌道的所公開的用于空間監(jiān)視的方法1400的流程圖。在方法1400的開始1410時，傾斜的super-GEO軌道內(nèi)的衛(wèi)星上的至少一個傳感器對能視域(FOR)進(jìn)行光柵掃描的掃描1420。在一個或多個實(shí)施例中，掃描具有可變速率，其取決于用于探測感興趣目標(biāo)的目標(biāo)停留時間。在至少一個實(shí)施例中，目標(biāo)停留時間依據(jù)從至少一個傳感器到感興趣目標(biāo)的范圍，并且依據(jù)太陽相位角。在一個或多個實(shí)施例中，傾斜的super-GEO軌道的傾斜的軸線是橢圓的，使得其遠(yuǎn)地點(diǎn)高于GEO半徑并且其近地點(diǎn)低于或高于GEO半徑，但是使得對于衛(wèi)星的軌道周期的大部分時間處于高于GEO的半徑。

在掃描期間，至少一個傳感器隨時間采集圖像幀1430。在一個或多個實(shí)施例中，圖像幀重疊。

然后，至少一個傳感器比較圖像幀中的至少一個的探測的亮度水平與探測閾值1440。當(dāng)針對圖像幀中至少一個的探測的亮度水平超過探測閾值時，至少一個傳感器確定感興趣目標(biāo)存在1450。同樣，當(dāng)針對圖像幀中至少一個的探測的亮度水平?jīng)]有超過探測閾值時，至少一個傳感器確定感興趣目標(biāo)不存在1460。然后，方法1400結(jié)束1470。

圖15根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了可以被所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)采用的MDT模型的示例公式。在該圖中，顯示了閾值與噪音比(TNR)(如，探測閾值)的公式1500，像素電子數(shù)(d)的公式1510，以及單幀內(nèi)探測到目標(biāo)的概率(Pz)的公式1520。關(guān)于該MDT模型，解決了可實(shí)現(xiàn)期望的Pz(在單幀內(nèi)探測到目標(biāo)的概率)的目標(biāo)信號水平S。

圖16根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了可以被所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)采用的多像素條紋MDT模型的示例公式。在該圖中，顯示了像素電子數(shù)(d)的公式1510和在單幀內(nèi)探測到目標(biāo)的概率(Pz)的公式1520。此外，還有在條紋內(nèi)探測到目標(biāo)的概率(P_D)的公式1600以及采集的概率(P_C)(被限定為在N幅圖像幀中的至少M(fèi)幅圖像幀中探測到目標(biāo))的公式1610。

圖17A根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了可以被所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)所采用的示例傳感器1710的示意圖1700。傳感器1710具有三鏡散光性并且具有等于23.4cm直徑的圓的孔面積。

傳感器1710可以處理8分之5(5-of-8)條紋恒定誤報率(CFAR)FPMLD。探測閾值被設(shè)定以提供等于95％的P_D，其中條紋長度上至2.5像素。探測性能分析通過錨固到高保真度傳感器模擬和探測算法(即，空間發(fā)射)的模型而進(jìn)行。

圖17B根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了圖17A的示例性傳感器1710的側(cè)視圖1720。

圖18是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例描繪了所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示例回轉(zhuǎn)速率廓線的示意圖1800。在該圖中，圖表1800的x軸以度數(shù)(deg)表示FOR掃描角度，并且圖表1800的y軸表示每秒的度數(shù)(deg/sec)。在該圖表1800中，每個曲線表示光柵掃描的掃掠中的一次掃掠(參考圖2中的光柵掃描200)。

圖19A是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的依據(jù)曝光時間使用用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的圖17A中的傳感器1710的MDT尺寸的圖表1900。在該圖中，圖表1900的x軸以秒(sec)表示曝光時間，并且圖表1900的y軸以厘米(cm)表示MDT。因此，如圖表1900所示，當(dāng)曝光時間增加時，MDT尺寸減小。

圖19B是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的依據(jù)曝光時間的使用用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的圖17A中的傳感器1710的MDT絕對幅度的圖表1910。在該圖中，圖表1910的x軸以秒(sec)表示曝光時間，并且圖表1910的y軸表示MDT絕對幅度(Mv)。因此，如圖表1910所示，當(dāng)曝光時間增加時，MDT絕對幅度增加。

圖19C是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例的依據(jù)曝光時間的使用用于所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的圖17A中的傳感器1710的成比例的噪音的圖表1920。在該圖中，圖表1920的x軸以秒(sec)表示曝光時間，并且圖表1920的y軸表示成比例的噪音(pe-/曝光)。因此，如圖表1920所示，在約1秒已經(jīng)過去后當(dāng)曝光時間增加時，成比例的噪音增加。

圖20A-D是根據(jù)本公開的至少一個實(shí)施例顯示了所公開的空間監(jiān)視系統(tǒng)的示例掃描的圖表。特別地，這些圖都顯示了在環(huán)繞地球2010的軌道上運(yùn)行的super-GEO內(nèi)的衛(wèi)星上的傳感器2000的示例性FOR掃描幾何構(gòu)型的不同視圖。在這些圖中，x軸、y軸以及z軸都表示單位為百萬米(Mm)的距離。注意，這些示意圖描繪了被限定為大于GEO半徑數(shù)百km的球體內(nèi)的空間體積的特定監(jiān)視扇區(qū)的監(jiān)視。扇區(qū)的遠(yuǎn)側(cè)的范圍(即，與球體側(cè)相對的范圍)依據(jù)FOR內(nèi)指向角度而變化。

盡管已經(jīng)顯示和描述了特定的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，上述論述不旨在限制這些實(shí)施例的范圍。雖然在此已經(jīng)公開并且描述了本發(fā)明的許多方面的實(shí)施例和變體，但是提供這種公開的目的僅在于解釋和說明。因此，可以做出各種改變和修改而又不背離權(quán)利要求的范圍。

例如，雖然某些實(shí)施例被描述為形式為嵌入在非臨時計算機(jī)可讀介質(zhì)中的計算機(jī)程序產(chǎn)品(如，軟件產(chǎn)品)的產(chǎn)品，但是實(shí)施例也可以涉及形式為可被個人和企業(yè)以及政府機(jī)構(gòu)消費(fèi)的有形商品或服務(wù)的產(chǎn)品。

如進(jìn)一步示例，實(shí)施例可以涉及為獨(dú)立應(yīng)用的傳感器應(yīng)用，其可以包含一個或多個程序，或者成為另一系統(tǒng)或程序的一部分。

雖然上述方法指示某些事件以某些順序發(fā)生，但是已經(jīng)受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到，該順序可以被修改并且這種修改符合本公開的變化。此外，當(dāng)可能時，方法的各部分可以通過并行處理而被同時進(jìn)行，以及按順序進(jìn)行。此外，該方法的更多部分或更少部分可以被進(jìn)行。

因此，實(shí)施例旨在舉例說明可以落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的替換、修改以及等同物。

進(jìn)一步地，本公開包括根據(jù)以下條款所述的實(shí)施例：

條款1.一種用于空間監(jiān)視的方法，所述方法包括：

通過傾斜的超級對地靜止地球軌道(super-GEO)(2010)內(nèi)的至少一個衛(wèi)星(140)上的至少一個傳感器(130)對能視域(FOR)進(jìn)行光柵掃描的掃描(1320)，

其中所述掃描具有可變速率，其取決于用于探測感興趣目標(biāo)的目標(biāo)停留時間，

其中所述目標(biāo)停留時間依據(jù)所述目標(biāo)的特征亮度。

條款2.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述傾斜的super-GEO(2010)的傾斜的軸線被選擇以使得由于地球排除導(dǎo)致的性能劣化最小。

條款3.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述目標(biāo)停留時間進(jìn)一步依據(jù)從所述至少一個傳感器到所述感興趣目標(biāo)的范圍并且依據(jù)太陽相位角(110)。

條款4.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述光柵掃描包括至少一次掃掠。

條款5.根據(jù)條款4所述的方法，其中所述至少一次掃掠是連續(xù)掃掠。

條款6.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述至少一個傳感器的所述能視域(FOR)(1320)依據(jù)太陽和所述至少一個衛(wèi)星之間的幾何構(gòu)型并且依據(jù)所述至少一個衛(wèi)星正指向的角度。

條款7.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括，在所述掃描期間，由所述至少一個傳感器隨著時間采集圖像幀。

條款8.根據(jù)條款7所述的方法，其中所述圖像幀重疊。

條款9.根據(jù)條款1所述的方法，其中super-GEO是這樣一種軌道，該軌道具有的半徑在軌道周期的大部分持續(xù)時間中大于對地靜止地球軌道(GEO)半徑。

條款10.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述光柵掃描所需要的時間取決于所述至少一個傳感器的孔直徑和所述目標(biāo)停留時間。

條款11.根據(jù)條款10所述的方法，其中所述光柵掃描需要的所述時間進(jìn)一步取決于所述至少一個傳感器的高度。

條款12.根據(jù)條款11所述的方法，其中所述光柵掃描需要的所述時間進(jìn)一步取決于所述至少一個傳感器的瞬時視場(IFOV)。

條款13.根據(jù)條款7所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括比較所述圖像幀中至少一個內(nèi)的探測的亮度水平與探測閾值。

條款14.根據(jù)條款13所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包括當(dāng)所述圖像幀中至少一個內(nèi)的所述探測的亮度水平超過所述探測閾值時，確定所述感興趣目標(biāo)存在。

條款15.根據(jù)條款13所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括當(dāng)所述圖像幀中至少一個內(nèi)的所述探測的亮度水平?jīng)]有超過所述探測閾值時，確定所述感興趣目標(biāo)不存在。

條款16.根據(jù)條款1所述的方法，其中當(dāng)存在兩個或更多個衛(wèi)星時，該方法進(jìn)一步包括至少一個所述衛(wèi)星掃描期望的掃描面積的至少一部分，在所述期望的掃描面積中，其他的所述衛(wèi)星中的至少一個的至少一個所述傳感器具有低性能。

條款17.一種用于空間監(jiān)視的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

傾斜的超級對地靜止地球軌道(super-GEO)(2010)內(nèi)的至少一個衛(wèi)星(140)；以及

所述至少一個衛(wèi)星(140)上的至少一個傳感器(130)對能視域(FOR)進(jìn)行光柵掃描的掃描(1320)，

其中所述掃描具有可變速率，其取決于用于探測感興趣目標(biāo)的目標(biāo)停留時間，

其中所述目標(biāo)停留時間依據(jù)所述目標(biāo)的特征亮度。

條款18.根據(jù)條款17所述的系統(tǒng)，其中所述傾斜的super-GEO(2010)的傾斜的軸線被選擇以使得由于地球排除導(dǎo)致的性能劣化最小。

條款19.根據(jù)條款17所述的系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)停留時間進(jìn)一步依據(jù)從所述至少一個傳感器(130)到所述感興趣目標(biāo)的范圍并且依據(jù)太陽相位角(110)。

條款20.根據(jù)條款17所述的系統(tǒng)，其中所述光柵掃描包括至少一次掃掠。

盡管已經(jīng)顯示和描述了特定的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，上述論述不旨在限制這些實(shí)施例的范圍。雖然在此已經(jīng)公開并且描述了本發(fā)明的許多方面的實(shí)施例和變體，但是提供這種公開的目的僅在于解釋和說明。因此，可以做出各種改變和修改而不背離權(quán)利要求的范圍。

例如，雖然某些實(shí)施例被描述為形式為嵌入在非臨時計算機(jī)可讀介質(zhì)的計算機(jī)程序產(chǎn)品(如，軟件產(chǎn)品)的產(chǎn)品，但是實(shí)施例也可以涉及形式為可被個人和企業(yè)以及政府機(jī)構(gòu)消費(fèi)的有形商品或服務(wù)的產(chǎn)品。

如進(jìn)一步的示例，實(shí)施例可以涉及為獨(dú)立應(yīng)用的傳感器應(yīng)用，其可以包含一個或多個程序，或者成為另一系統(tǒng)或程序的一部分。

雖然上述方法指示某些事件以某些順序發(fā)生，但是已經(jīng)受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到該順序可以被修改并且這種修改符合本公開的變化。此外，當(dāng)可能時，方法的各部分可以通過并行處理而被同時進(jìn)行，以及按順序進(jìn)行。此外，該方法的更多部分或更少部分可以被進(jìn)行。

因此，實(shí)施例旨在舉例說明可以落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的替換、修改以及等同物。

盡管在此已經(jīng)描述了某些說明性實(shí)施例和方法，但是根據(jù)前述公開內(nèi)容，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，所述實(shí)施例和方法的變體和修改可以被提供而不背離所公開領(lǐng)域的實(shí)際精神和范圍。所公開領(lǐng)域的許多其他示例中的每個僅僅在細(xì)節(jié)內(nèi)容與其他示例不同。因此，意圖在于將所公開領(lǐng)域只限制到由所附權(quán)利要求以及可用法律的規(guī)則和原理所要求的范圍。