[發明專利]一種合成孔徑雷達衛星的全零多普勒姿態導引方法

有效

• 申請號: 201510098357.2
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104730506B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 魏懿;袁軍;孫鯤
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/90
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 臧春喜

技術領域

本發明屬于航天器姿態導引技術領域，涉及一種星載合成孔徑雷達衛星的姿態導引方法。

背景技術

合成孔徑雷達成像就是利用從回波信號的多普勒頻率提取目標場的方位和距離信息，重構目標場的地理信息。而衛星飛行時地球自轉、衛星飛行速度變化等非地理信息也會引起多普勒頻率變化。衛星姿態導引方法是削弱非地理信息影響、降低成像處理難度和運算量的有效方法和關鍵技術。

目前的姿態導引方法在建立地球自轉和衛星速度對多普勒頻率耦合影響的模型時有不同程度的簡化，也因此影響所得出的姿態導引模型精度。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種合成孔徑雷達衛星的全零多普勒姿態導引方法，該方法對地球自轉和衛星速度的多普勒頻率耦合未做簡化，實現合成孔徑雷達回波信號的多普勒中心頻率逼近零赫茲。本發明方法提供了按目標距離運行、或按目標側視角運行的兩種工況下的全零多普勒軌跡。

本發明的技術解決方案是：一種合成孔徑雷達衛星的全零多普勒姿態導引方法，包括如下步驟：

(1)建立基于合成孔徑雷達衛星的參考本體系O-XYZ，O-XYZ為固聯于合成孔徑雷達的右手系，其中O為衛星質心，Z軸平行于合成孔徑雷達波束中心、指向雷達波束發出的方向，X軸垂直于所述合成孔徑雷達波束中心，Y軸滿足右手坐標系原則；當衛星按零姿態飛行時，O-XYZ坐標系與地心軌道系一致；

(2)在所述參考本體系O-XYZ中，利用123轉序歐拉角θ、ψ描述合成孔徑雷達衛星的滾動角、俯仰角、偏航角，其中θ、ψ分別表示雷達衛星繞參考本體系X軸、Y軸、Z軸的轉動角，且先于θ轉動，θ先于ψ轉動；建立合成孔徑雷達衛星全零多普勒姿態導引模型：

其中，

vs1=μ(1-e2)ar]]>

vs3=-μesinfrvs1]]>

a、e、i、u、f、r和ω_o為衛星軌道參數，其中a為衛星運行軌道半長軸、e為衛星運行軌道偏心率、i為衛星運行軌道傾角、u為衛星運行軌道幅角、f為衛星運行軌道真近點角、r為衛星到地心的距離、ω_o為衛星運行軌道角速度、R_e為地球半徑，ω_e為地球自轉角速度，μ為引力場常數，l為距離向上的目標距離，h為衛星運行軌道高度，當衛星為左側視飛行時，F_SGN＝+1，當衛星為右側視飛行時，F_SGN＝-1；

(3)采集t時刻的衛星軌道參數，根據步驟(2)所建立的姿態導引模型計算得到該采樣時刻的導引姿態角θ、ψ，并將其作為t時刻衛星的目標導引姿態角輸出，實現雷達波束在距離向上按目標距離l運行的全零多普勒軌跡，t為大于0的自然數。

一種合成孔徑雷達衛星的全零多普勒姿態導引方法，包括如下步驟：

(1)建立基于合成孔徑雷達衛星的參考本體系O-XYZ，O-XYZ為固聯于合成孔徑雷達的右手系，其中O為衛星質心，Z軸平行于合成孔徑雷達波束中心、指向雷達波束發出的方向，X軸垂直于所述合成孔徑雷達波束中心，Y軸滿足右手坐標系原則；當衛星按零姿態飛行時，O-XYZ坐標系與地心軌道系一致；