專利名稱：一種基于sar衛(wèi)星姿態(tài)控制實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種基于SAR衛(wèi)星姿態(tài)控制實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法，屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滑動(dòng)聚束模式是一種新穎的合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像模式，它通過(guò)控制天線輻照區(qū)在地面的移動(dòng)速度來(lái)控制方位分辨率，其成像的面積比聚束模式大，并且其分辨率可以高于相同天線尺寸條帶模式，它可以在高分辨率和大面積成像中做出很好的權(quán)衡。而相控陣天線是目前實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的主要手段，在雷達(dá)天線掃描方式上，相控陣天線指向角受數(shù)字移相器量化位影響，存在角度量化誤差，實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化是不可能的，這種量化問(wèn)題導(dǎo)致回波主能量不連續(xù)，影響SAR的方位向分辨率。并且相控陣天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高昂，需要復(fù)雜的中央處理器進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于SAR衛(wèi)星姿態(tài)控制實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法，該方法通過(guò)對(duì)衛(wèi)星滾動(dòng)角θ。偏航角0丨和俯仰角θρ的控制，調(diào)整衛(wèi)星天線指向，使之保持指向地下旋轉(zhuǎn)點(diǎn)C，從而實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式，本發(fā)明是一種適用于高機(jī)動(dòng)性衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的新方法。一種基于SAR衛(wèi)星姿態(tài)控制實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法，包括以下幾個(gè)步驟:步驟一:計(jì)算衛(wèi)星在轉(zhuǎn)動(dòng)地心坐標(biāo)系Eg中的坐標(biāo)(xs, ys, zs)；步驟二:計(jì)算衛(wèi)星正側(cè)視波束中心指向觀測(cè)目標(biāo)區(qū)域中心的時(shí)刻Ttl，天線坐標(biāo)系Ea中單位矢量(0，I, O)在轉(zhuǎn)動(dòng)地心坐標(biāo)系Eg中的坐標(biāo)；步驟三:計(jì)算Ttl時(shí)刻天線坐標(biāo)系Ea中單位矢量(0，I, O)到地面的距離Rtl ；步驟四:計(jì)算Ttl時(shí)刻旋轉(zhuǎn)點(diǎn)C到地面指向點(diǎn)的斜距Λ R0 ；步驟五:計(jì)算旋轉(zhuǎn)點(diǎn)C在轉(zhuǎn)動(dòng)地心坐標(biāo)系Eg中的坐標(biāo)，尺。;步驟六:計(jì)算全滑聚(滑動(dòng)聚束)過(guò)程中衛(wèi)星與旋轉(zhuǎn)點(diǎn)C在轉(zhuǎn)動(dòng)地心坐標(biāo)系Eg中的相對(duì)矢量(Rx，Ry, Rz)；步驟七:計(jì)算全滑聚過(guò)程中天線指向在轉(zhuǎn)動(dòng)地心坐標(biāo)系Eg中的坐標(biāo)(X, 1，I' 1，Z' i);步驟八:計(jì)算全滑聚過(guò)程中天線指向在天線坐標(biāo)系匕中的坐標(biāo)(X" py" 1； D ；步驟九:計(jì)算天線坐標(biāo)系Ea下單位矢量(0，1，O)，經(jīng)姿態(tài)控制后的坐標(biāo)
(xZD Yzd Ζζτ);步驟十:計(jì)算全滑聚過(guò)程中衛(wèi)星姿態(tài)控制角；步驟十一:計(jì)算全滑聚過(guò)程中衛(wèi)星姿態(tài)控制規(guī)律，及各軸角速度控制曲線。本發(fā)明提出一種基于SAR衛(wèi)星姿態(tài)控制實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法，該方法通過(guò)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星天線指向角連續(xù)變化，不存在角度量化問(wèn)題，通過(guò)建立較完善的空間關(guān)系幾何模型，可更精確地實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式，提高SAR方位向分辨率。而且，天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以降低衛(wèi)星成本，減小衛(wèi)星體積和重量，具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)本發(fā)明提出的方法相比于目前通過(guò)相控陣實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法，天線指向連續(xù)變化，準(zhǔn)確度更高；(2)本發(fā)明提出的方法，是在十分精確的星體運(yùn)動(dòng)模型中實(shí)現(xiàn)的，精確度十分高；(3)本發(fā)明提出的方法可以大大簡(jiǎn)化衛(wèi)星天線結(jié)構(gòu)，降低衛(wèi)星成本和減輕衛(wèi)星重量，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是實(shí)施例中俯仰角隨掃描時(shí)間變化曲線；圖3是實(shí)施例中偏航角隨掃描時(shí)間變化曲線；圖4是實(shí)施例中衛(wèi)星X軸角速度隨掃描時(shí)間變化曲線；圖5是實(shí)施例中衛(wèi)星y軸角速度隨掃描時(shí)間變化曲線；圖6是實(shí)施例中衛(wèi)星z軸角速度隨掃描時(shí)間變化曲線；圖7是實(shí)施例中相控陣天線滑聚模式成像結(jié)果放大圖；圖8是實(shí)施例中姿態(tài)調(diào)控滑聚模式成像結(jié)果放大圖；圖9是實(shí)施例中相控陣天線滑聚模式點(diǎn)目標(biāo)分析結(jié)果；圖10是實(shí)施例中姿態(tài)調(diào)控滑聚模式點(diǎn)目標(biāo)分析結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明公式參數(shù)聲明部分:T0為衛(wèi)星正側(cè)視波束中心指向觀測(cè)目標(biāo)區(qū)域中心的時(shí)刻；Anum為滿足觀測(cè)帶方位向長(zhǎng)度要求，發(fā)射脈沖數(shù)；fPEF為脈沖重復(fù)頻率PRF ；Θ L為雷達(dá)天線視角；Pa為方位向分辨率；Ka為方位向波束展寬因子；Ls為等效天線長(zhǎng)度；為衛(wèi)星在軌運(yùn)動(dòng)平均角速度；死―為地球平均自轉(zhuǎn)角速度；a為地球長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度；b為地球短半軸長(zhǎng)度；M為平均近心角；E為偏心角；Θ為真近心角；
e為偏心率；r為矢徑；P為半正焦距；He為春分點(diǎn)的格林威治時(shí)角；Ω為軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)；i為軌道傾角；ω為軌道近地點(diǎn)幅角；y為衛(wèi)星的航跡角；Θ r為衛(wèi)星繞X軸的滾轉(zhuǎn)角；Θ y為衛(wèi)星繞γ軸的偏航角；θ p為衛(wèi)星繞Z軸的 俯仰角；Θ y。為偏航控制后的衛(wèi)星偏航角；ω 32為等效旋轉(zhuǎn)角速度矢量；R2為衛(wèi)星偏航時(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣；R3為衛(wèi)星俯仰時(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣。本發(fā)明的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣聲明(為方便表示，用c表示余弦cos，用s表示正弦sin):
權(quán)利要求
1.一種基于SAR衛(wèi)星姿態(tài)控制實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟: 步驟一:計(jì)算衛(wèi)星在轉(zhuǎn)動(dòng)地心坐標(biāo)系Eg中的坐標(biāo)(xs, ys, zs)； 發(fā)射第m個(gè)脈沖時(shí)，平均近心角M為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于SAR衛(wèi)星姿態(tài)控制實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法，屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。所述方法通過(guò)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星天線指向角連續(xù)變化，不存在角度量化問(wèn)題，通過(guò)建立較完善的空間關(guān)系幾何模型，可更精確地實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式，提高SAR方位向分辨率。而且，天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以降低衛(wèi)星成本，減小衛(wèi)星體積和重量，具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明提出的方法相比于目前通過(guò)相控陣實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束模式的方法，天線指向連續(xù)變化，準(zhǔn)確度更高；可以大大簡(jiǎn)化衛(wèi)星天線結(jié)構(gòu)，降低衛(wèi)星成本和減輕衛(wèi)星重量，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01S13/90GK103076607SQ20131000112
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者陳杰, 鄒德意, 王鵬波, 朱燕青 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)