一是有源或无源系统
无源系统广播信号,用户确定其位置,只是简单地“收听”信号。有源系统与每个用户进行互动(即用户可能要求询问系统)。有源系统能控制一批固定的数量有限的并行用户;无源用户可以为数量无限的用户服务。此外,军事用户不想通过辐射信号分发它的位置信息。
二是定位方法
多普勒、双曲线或三角学测量法。1970年时钟技术改进到时间同步信号可以用卫星发射的阶段。三角学测量法是个合乎逻辑的选择因此,GPS定义为无源测距系统。
三是脉冲与连续波(CW)信号
脉冲信号是时分多址工作体制,所以每个卫星均有独立的传输时间。但是,扩频信号允许在一个无线频率上同时存在多个辐射信号。GPS是第一个广泛应用这种信号概念的系统,称为码分多址。
四是载频
L频段(1GHz~2GHz)是最佳选择。GPS需要20MHz的频谱,在20世纪70年代早期L频段相对还不拥挤(并非总是如此,现在就不是这样)。在较高的频段,电离层折射引起的测距误差会减少,但空间损耗(由于传播距离造成信号功率的衰减)和大气衰减会有所增加。
五是卫星星座和轨道
每个用户需要在视野内有四颗或更多的卫星,以确定其位置。提供这样的全球覆盖必须做到甚为经济才行。轨道的选择决定设计、卫星数量和发射与维护成本。轨道选择可能有:①低地球轨道(LEO):高度低于2000km的低轨卫星每次过境只见到10~20分钟,接收机经常会捕获新的卫星。多普勒变率高,由大气拖曳效应引起的轨道摄动也高。提供全球导航覆盖要求星座有100~200颗卫星。另一方面,发射费用较低,卫星只要低功率发射。②中地球轨道(MEO):高度在5000~20000km,每天轨道圈数为24圈,每次过境通常见到卫星为若干小时,发射费用高于LEO,但组成星座的卫星数量较少(为2436颗)。③静地轨道(GEO):卫星位于赤道上空36000km轨道上对于地球上的观测者而言似乎是固定不动的。用数量较少的卫星即可实现全球覆盖。另一方面,GEO星对高纬度覆盖能力要差,具有较高的发射费用,而且定位的卫星几何分布图形往往不够理想。
卫星影像采集技术的核心之一就是卫星敏捷指向技术,即从地球上一个采集点转移到另一个采集点所花费的时间。
例如,WorldView-3可以在短短15秒内实现从旧金山转换到拉斯维加斯的目标重新定位。
利用这种指向的敏捷性,技术人员可以控制卫星短时间内拍摄多个地点,一颗卫星就可以承担多颗卫星的角色。
同时,他们还能调整卫星的拍摄角度以拓宽采集图像的范围,让卫星不仅仅能够垂直拍摄正下方的地面,还能以一定角度拍到更远的地方,也就是业内所说的“侧摆角影像采集”(off-nadir imaging)。
当某一影像急需使用,但是卫星此时偏离其影像所在地的时候,这种技术便派上了大用途,特别是当一场毫无征兆的大灾难降临时,卫星就可以利用此技术360°无死角地收集事故影像。