波束協(xié)同控制的地球同步軌道sar衛(wèi)星偏航導引方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法，所述波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法包括以下步驟：步驟一，根據(jù)系統(tǒng)任務需求設計地球同步軌道SAR衛(wèi)星的軌道；步驟二，根據(jù)系統(tǒng)天線的掃描能力、姿態(tài)控制能力、姿態(tài)敏感器安裝布局，根據(jù)下面的策略分析，選取其中適合系統(tǒng)偏航導引的策略；步驟三，依據(jù)上述各偏航導引的策略設計聯(lián)合控制規(guī)律，進行姿態(tài)波束協(xié)同導引。本發(fā)明通過波束的小范圍調整靈活的改變觀測位置，降低系統(tǒng)對偏航控制角的要求，保證星上有效載荷的正常工作。
【專利說明】波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導引方法，具體地，涉及一種波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR 衛(wèi)星偏航導引方法。

【背景技術】
[0002] 由于地球自轉的影響，星載SAR(SyntheticApertureRadar,合成孔徑雷達）多 普勒中也頻率偏離零頻，甚至可能遠大于成像處理器帶寬，引起多普勒中也頻率關于脈沖 重復頻率的模糊問題，波長越短模糊問題越嚴重，同時較大的多普勒中也頻率會引起較大 的距離徙動量，該給成像處理帶來困難。特別是對于地球同步軌道SAR衛(wèi)星來說，地球自轉 速度的影響更加顯著。大部分SAR成像算法基于一定程度的近似而實現(xiàn)，如不進行姿態(tài)控 巧||，隨著分辨率的提高和成像測繪帶的增大，該種近似將可能變得不充分，從而限制成像的 精度。此外，未采用姿態(tài)控制時，對于等效斜視角變化較大的區(qū)域（如赤道地區(qū)），從近距 到遠距端，多普勒中也頻率的變化范圍可達到上千赫茲，可能造成圖像信噪比損失、方位失 聚焦和方位模糊。為了補償多普勒參數(shù)隨距離的變化，通常采取距離向分段處理的方式，但 由于不同斜距處的未壓縮的距離信號在距離多普勒域是重疊的，該種處理方式效果不很完 善，而姿態(tài)控制可W有效減小該種多普勒中也頻率隨斜距的變化量，減小距離徙動量，便于 成像處理。
[0003] 采用姿態(tài)導引可W實現(xiàn)零多普勒中也頻率，但是即便當軌道傾角為70°時，最大 偏航角也接近60°，該對于平臺姿態(tài)控制提出了較高的要求。另一方面，地球同步軌道SAR 衛(wèi)星的軌道高度很大，可W通過波束的小范圍調整靈活的改變觀測位置。因此，可W考慮采 用波束協(xié)同控制的方式實現(xiàn)偏航導引，降低系統(tǒng)對偏航控制角的要求。
[0004] 目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資 料。


【發(fā)明內容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種波束協(xié)同控制的地球同步軌道 SAR衛(wèi)星偏航導引方法，其通過波束的小范圍調整靈活的改變觀測位置，降低系統(tǒng)對偏航控 制角的要求，保證星上有效載荷的正常工作。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導 引方法，其特征在于，包括W下步驟；步驟一，根據(jù)系統(tǒng)任務需求設計地球同步軌道SAR衛(wèi) 星的軌道；步驟二，根據(jù)系統(tǒng)天線的掃描能力、姿態(tài)控制能力、姿態(tài)敏感器安裝布局，根據(jù)策 略分析，選取其中適合系統(tǒng)偏航導引的策略；步驟H，依據(jù)上述各偏航導引的策略設計聯(lián)合 控制規(guī)律，進行姿態(tài)波束協(xié)同導引。
[0007] 優(yōu)選地，所述軌道主要包括軌道高度、軌道傾角和工作視角。
[0008] 優(yōu)選地，所述步驟H姿態(tài)波束協(xié)同導引采用姿態(tài)波束協(xié)同控制，利用波束的小范 圍調整靈活的改變觀測位置，該樣降低地球同步軌道SAR衛(wèi)星系統(tǒng)對偏航控制角的要求。
[0009] 優(yōu)選地，所述波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法使用波束掃描 來實現(xiàn)零多普勒中也頻率，即不進行姿態(tài)調整，得到不同視角下的方位波束角和距離波束 角。
[0010] 優(yōu)選地，所述波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法取最大偏航限 制角為20°，則波束最大方位角小于6°，最大距離角小于2.5°，降低了偏航控制的難度。
[0011] 優(yōu)選地，所述波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法采用完全波束 控制策略或最大偏航控制角為20°的策略或考慮波束掃描能力的聯(lián)合策略。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明限制最大偏航角，設計波束 掃描最大方位角和最大距離角；因為波束掃描能力有限，所W結合波束掃描能力對聯(lián)合控 制規(guī)律進行設計，一方面降低對天線掃描角度的要求，同時也降低偏航控制的難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 通過閱讀參照W下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0014] 圖1為地球同步軌道SAR衛(wèi)星聯(lián)合控制的示意圖。
[0015] 圖2為天線坐標系下瞄準點關系的示意圖。
[0016] 圖3為不采用偏航角時方位向波束控制角（0 二0° )的示意圖。
[0017] 圖4為不采用偏航角時距離向波束控制角（0 二0° )的示意圖。
[0018] 圖5為不采用偏航角時方位向波束控制角（0 二20° )的示意圖。
[0019] 圖6為不采用偏航角時距離向波束控制角（0 二20° )的示意圖。
[0020] 圖7為偏航控制角的示意圖。
[0021] 圖8為最大波束角的示意圖。
[0022] 圖9(a)為最大掃描角為3°時的聯(lián)合控制規(guī)律的偏航控制角的示意圖。
[0023] 圖9(b)為最大掃描角為3°時的聯(lián)合控制規(guī)律的波束掃描角的示意圖。
[0024] 圖10(a)為最大掃描角為2°時的聯(lián)合控制規(guī)律的偏航控制角的示意圖。
[0025] 圖10化）為最大掃描角為2°時的聯(lián)合控制規(guī)律的波束掃描角的示意圖。
[0026] 圖11(a)為最大掃描角為r時的聯(lián)合控制規(guī)律的偏航控制角的示意圖。
[0027] 圖11(b)為最大掃描角為r時的聯(lián)合控制規(guī)律的波束掃描角的示意圖。

【具體實施方式】
[0028] 下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。W下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發(fā)明，但不W任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可W做出若干變形和改進。該些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0029] 本發(fā)明波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法包括W下步驟：
[0030] 步驟一，根據(jù)系統(tǒng)任務需求設計地球同步軌道SAR衛(wèi)星的軌道，軌道主要包括軌 道高度、軌道傾角和工作視角；
[0031] 步驟二，根據(jù)系統(tǒng)天線的掃描能力、姿態(tài)控制能力、姿態(tài)敏感器安裝布局等約束條 件，根據(jù)策略分析，選取其中適合系統(tǒng)偏航導引的策略；
[0032] 步驟H，依據(jù)上述各偏航導引的策略設計聯(lián)合控制規(guī)律，進行姿態(tài)波束協(xié)同導引。
[0033] 波束控制的空間幾何關系如圖1所示，S是衛(wèi)星位置，ey是Ran巧偏航控制角，P 是完全偏航控制時的波束瞄準點，0/是限定的偏航控制角，Q是限定偏航角下的波束瞄準 點。
[0034] 在限定偏航控制角的天線坐標系下，完全偏航控制時的波束瞄準點P和限定偏航 角下的波束瞄準點Q的相對關系如圖2所示，APC是天線相位中也。
[00巧]完全偏航控制時，完全偏航控制時的波束瞄準點P的多普勒中也頻率為0。當限 定偏航角后，限定偏航角下的波束瞄準點Q與完全偏航控制時的波束瞄準點P存在偏差，需 要通過波束掃描的方式將波束中也指向從"APC-Q"調整到"APC-P"W實現(xiàn)零多普勒中也頻 率。若完全偏航控制時的波束瞄準點P在指向限定偏航角下的波束瞄準點Q的天線坐標系 中的坐標為任,，？,，？,)，波束掃描角為下式（1):
[0036]

【權利要求】
1. 一種波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法，其特征在于，所述波束 協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法包括以下步驟： 步驟一，根據(jù)系統(tǒng)任務需求設計地球同步軌道SAR衛(wèi)星的軌道； 步驟二，根據(jù)系統(tǒng)天線的掃描能力、姿態(tài)控制能力、姿態(tài)敏感器安裝布局，根據(jù)下面的 策略分析，選取其中適合系統(tǒng)偏航導引的策略； 步驟三，依據(jù)上述各偏航導引的策略設計聯(lián)合控制規(guī)律，進行姿態(tài)波束協(xié)同導引。
2. 根據(jù)權利要求1所述的波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法，其特 征在于，所述軌道主要包括軌道高度、軌道傾角和工作視角。
3. 根據(jù)權利要求1所述的波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法，其特 征在于，所述步驟三姿態(tài)波束協(xié)同導引采用姿態(tài)波束協(xié)同控制，利用波束的小范圍調整靈 活的改變觀測位置。
4. 根據(jù)權利要求1所述的波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法，其特 征在于，所述波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法使用波束掃描來實現(xiàn)零 多普勒中心頻率。
5. 根據(jù)權利要求1所述的波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法，其 特征在于，所述波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法取最大偏航限制角為 20° ,則波束最大方位角小于6°，最大距離角小于2.5°。
6. 根據(jù)權利要求1所述的波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法，其特 征在于，所述波束協(xié)同控制的地球同步軌道SAR衛(wèi)星偏航導引方法采用完全波束控制策略 或最大偏航控制角為20°的策略或考慮波束掃描能力的聯(lián)合策略。
【文檔編號】G05D1/10GK104375511SQ201410588779
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權日:2014年10月28日
【發(fā)明者】陳國忠, 陳筠力, 徐敏, 路瑞峰 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所