COSMO-SkyMed

COSMO-SkyMed系统是一个由意大利航天局和意大利国防部共同研发的4颗雷达卫星组成的星座,目前4颗卫星已全部在轨运行。

COSMO-SkyMed系统的每颗卫星配备有一个多模式高分辨率合成孔径雷达(SAR),该雷达工作于X波段(3.1cm),并且配套有特别灵活和创新的数据获取和传输设备。COSMO-SkyMed系统为对地观测市场提供了具有全球覆盖能力,适应各种气候的日夜获取能力,高分辨率、高精度、高干涉/极化测量能力的高效便利的产品服务。
COSMO-SkyMed系统具有很好的连续性,在COSMO-SkyMed一代星座之后,还将发射COSMO-SkyMed二代卫星星座,以后还计划发射L波段卫星,既保证了数据服务的延续性,又扩大了数据的应用范围。
COSMO-SkyMed星座的4颗卫星运行于619.6 km高的太阳同步轨道上,具体技术参数如下表:

轨道类型 近极地太阳同步轨道
轨道倾角 97.86°
每天自转 14.8125圈/天
重复轨道周期 16天
轨道偏心率 0.00118
近地点倾角 90°
轨道半长轴 7003.52km
卫星高度 619.6km
升交点时间 6:00 A.M., 晨昏成像
卫星数目 4颗
发射时间 COSMO-SkyMed-1 2007-6-8
COSMO-SkyMed-2 2007-12-8
COSMO-SkyMed-3 2008-10-24
COSMO-SkyMed-4 2010-11-5

COSMO-SkyMed 星座卫星的运作模式
4颗卫星的轨道设计为:第1颗卫星与第2、4颗卫星的轨道相位呈 90 度;第2颗卫星与第3颗卫星的轨道相位呈 67.5 度。其轨道平面的相对位置关系如下图:
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4颗卫星的观测时间间隔
在每16天的轨道周期中,能够以相同的轨道方向,相同的视向,相同的入射角,4次重复获取干涉数据,具有很强的干涉测量能力。第1及2颗卫星相隔8天,第2及3颗卫星相隔1天,第3及4颗卫星相隔3天,第4及1颗卫星相隔4天。重复轨道观测,以相同角度、侧视方向观测同一地区,1周可以有3次观测机会。不同的观测角观测同一地区,1天至少有2次观测机会;不同侧视方向观测赤道地区,1天有4次观测机会;在高纬地区则是可达1天7次的观测机会。
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每颗COSMO-SkyMed卫星所荷载的传感器可以在三种波束模式下工作,提供5种分辨率的产品:
(1)聚束模式(SPOTLIGHT),包含模式1和模式2,其中模式1只限于军用。SPOTLIGHT-2的分辨率高达1米,幅宽10 x10Km2
(2)条带模式(STRIPMAP),包含Himage和PingPong两种成像模式,分辨率分别为3米和15米,幅宽分别为40 x40Km2和30 x30Km2
(3)扫描模式(SCANSAR),包含WideRegion和HugeRegion两种成像模式,分辨率分别为30米和100米,幅宽分别为100 x100Km2和200 x200Km2
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COSMO-SkyMed产品技术指标如下:
成像模式 图像分辨率 单景图像覆盖范围 入射角 极化方式
聚束模式(SPOTLIGHT) 1m 10km x 10km 20°-60° HH、VV可选
 
条带模式(STRIPMAP)
HImage 3m 40km x 40km 20°-60° HH、HV、VH、VV可选
PingPong 15m 30km x 30km 双极化组合可选于HH/VV、HH/HV、VV/VH
扫描模式(SCANSAR) WideRegion 30m 100km x 100km 20°-60° HH、HV、VH、VV可选
HugeRegion 100m 200km x 200km
 
COSMO-SkyMed提供的一般产品有4种级别:
(1)Level 1A 产品
Level 1A 产品,SCS(又称为单视复斜距SLC),由经过内部辐射定标的SAR聚焦数据组成,采用零多普勒斜距向几何投影,为相关的辅助数据保留了自然的几何空间。包含了强度信息和相位信息,一般用于生成DEM或做干涉测量。
(2)Level 1B 产品
Level 1B 产品,DMG(又称为地距多视影像),由经过内部辐射定标、去散斑噪声、幅度探测的SAR聚焦数据组成,采用地距向/方位向投影,并定义到相关椭球体或DEM上,利用辅助数据重采样到规则的地面间距。
(3)Level 1C 产品
Level 1C 类型产品,GEC(又称为地理编码椭球体纠正产品),由输入数据定义到一个相应的从预先设定系列中选取的椭球体上,并采用从预先设定的某一地图相关系统获取的规则栅格。
(4)Level 1D 产品
Level 1D 类别产品,GTC(又称为地理编码地形纠正产品),由输入数据定义到相应的高程表面采用从预先设定的某一地图系统中获取的规则栅格。

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COSMO-SkyMed卫星具有以下特点和优势:
(1)高空间分辨率。与早先的雷达卫星系统相比,COSMO-SkyMed雷达卫星采用X波段,并且脉冲带宽可达到400MHZ,因此在空间分辨率上有了很大的提高。在聚束模式下可获得分辨率高达1米,10公里幅宽的影像;在条带模式下可获得40公里幅宽,分辨率为3米的影像,这为大比例尺的雷达制图提供了条件。
(2)高重访周期。COSMO-SkyMed卫星星座共有4颗卫星,具有左右两侧大角度侧视能力和雷达天线的快速摆动能力,具有极高的重访能力,在最优情况下一天内可对同一地区进行8次成像,早晚各4次,最短成像间隔约18分钟;COSMO-SkyMed对赤道地区的平均重访周期约6.5小时,对北京地区的平均重访周期约5.5小时,可以为地震、水灾、溢油、赤潮及非法船只等移动目标的常规监测提供具有高时效性的数据源。
(3)快速大面积数据采集、灵活的观测模式。COSMO-SkyMed的大面积获取能力是同等类型卫星无法比拟的。首先它由四颗雷达卫星组成的星座;其次,COSMO-SkyMed雷达卫星能够实行左右侧视,可以提高一倍拍摄效率;再次,在条带模式下,单次成像长度最长可以达到2000Km,这对大面积采集数据尤为重要。曾在地震后重建过程中拍摄了重灾区25万平方公里的雷达数据,用于次生灾害调查,只用了12天时间覆盖了整个重灾区,覆盖率高达98% 。
(4)快速反应能力。由于COSMO-SkyMed是军民两用卫星,在设计时考虑了对突发事件的响应,因此具有快速响应能力。在非常紧急的情况下,可以进行加急编程,对如地震、溢油、洪水等重大灾害的快速监测提供数据。进行加急编程时,对于过境中国区域的数据,从发送定单到数据获取的最短间隔约18小时左右。


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