基于小卫星编队的稀疏孔径遥感技术

原育凯,陈宏宇,沈学民、2

(1.上海微小卫星工程中心,上海 200050;2.中国科学院 上海技术物理研究所,上海 200083)

0 引言

高分辨率的空间光学遥感器代表了空间遥感技术领域的制高点。在工作于近地轨道的对地观测载荷中,可见光波段的地面分辨率已达到分米级,如美国的KH-11,KH-12锁眼侦察卫星的口径已大于2 m[1]。该尺寸的口径除导致设计、加工和装调的巨大困难及高昂的成本外,其体积和质量已基本达到了目前运载发射能力的极限[1-5]。将衍射成像的分辨率公式用于红外波段,欲达到与可见光同等的角分辨率,红外波段的口径约需提高1个量级。此外若需使用对地静止轨道进行对特定地区的连续观测,为获得与近地轨道可比拟的地面分辨率,各种光学口径则需提高约2个量级。显然,传统衍射受遥感观测要求限制已无法满足上述需求。

随着天文学研究对更高分辨率观测需求的日益强烈,在20世纪40年代国外提出了合成孔径概念,并使用了复合天线技术,逐步弥补地面单个射电望远镜的孔径不足[6]。之后,这项技术被用于解决空间和地面望远镜系统。1970年,MEINEL提出了光学合成孔径技术,光学合成孔径亦称为光学综合孔径,是将多个较小口径的光学元件或光学系统进行精确的排列,使通过各子孔径的光束在焦平面上满足一定的相位条件,实现光场的相干叠加,从而达到与之通光口径相当的单一大口径系统的衍射极限分辨率[7]。稀疏孔径是合成孔径的一种实现形式,稀疏沿用了雷达技术的概念,相对完全填充孔径而言,仅占用了很小一部分。……