[發明專利]高軌SAR連續凝視工作體制系統設計方法

在審

• 申請號: 201711015916.4
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN108051808A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 陳國忠;徐增;劉艷陽;陳汀
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種高軌SAR連續凝視工作體制系統設計方法，其包括以下步驟：步驟一，根據感興趣的區域范圍，設計衛星軌道的高度、傾角和偏心率；步驟二：結合工程實際和系統要求；步驟三：根據衛星波束運動速度，設計高軌SAR衛星滑窗成像工作模式，進行滑窗大小設計和滑窗速度設計；步驟四：最后根據衛星能源限制，進行衛星組網顆數選擇和組網方式設計，從而實現對感興趣區域的二十四小時連續可視和成像觀測。本發明通過優化軌道設計、雙星協同等方法，縮小合成孔徑時間，彌補衛星供電能力和成像視角受限的不足，實現對感興趣重點區域的二十四小時連續凝視成像觀測。

技術領域

本發明涉及一種設計方法，具體地，涉及一種高軌SAR連續凝視工作體制系統設計方法。

背景技術

目前SAR衛星主要部署于低軌道(1000km)以下，由于低軌道衛星運行速度快，過頂時間短，因此無法實現對感興趣區域的二十四小時連續凝視成像和準實時圖像獲取能力。

高軌合成孔徑雷達(SAR)衛星，通過將衛星部署于地球同步軌道，采用SAR實現對地成像觀測。相比于低軌SAR衛星，高軌SAR衛星可以充分利用地球同步軌道軌道高度高、和地球自轉準同步的特點，具備了對指定重點地區凝視成像和即時觀測的潛力。

為了實現衛星和地球的相對運動，以實現合成孔徑工作方式，目前高軌SAR衛星系統設計中普遍采用大傾角、0偏心率的地球同步軌道設計。然而，受星載SAR成像工作原理和星載電源技術與能力限制，如果按照傳統的星載SAR工作體制，無法滿足高軌SAR系統長時間工作、連續和凝視的成像能源。針對上述高軌SAR衛星成像工作的技術瓶頸，提出了一種新的高軌SAR連續凝視工作體制系統設計方法。本發明系統解決了高軌SAR連續、凝視工作的問題，還解決了由于衛星運動軌跡復雜而帶來的無法成像的難題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種高軌SAR連續凝視工作體制系統設計方法，其通過優化軌道設計、雙星協同等方法，縮小合成孔徑時間，彌補衛星供電能力和成像視角受限的不足，實現對感興趣重點區域的二十四小時連續凝視成像觀測。

根據本發明的一個方面，提供一種高軌SAR連續凝視工作體制系統設計方法，其特征在于，所述高軌SAR連續凝視工作體制系統設計方法包括以下步驟：

步驟一，根據感興趣的區域范圍，設計衛星軌道的高度、傾角和偏心率；

步驟二：結合工程實際和系統要求，選擇合適的電波束掃描角度，包括距離向掃描角度和方位向掃描角度分析設計，進而結合SAR系統工作入射角范圍，分析二十四小時的可視區域和合成孔徑時間；

步驟三：根據衛星波束運動速度，設計高軌SAR衛星滑窗成像工作模式，進行滑窗大小設計和滑窗速度設計；

步驟四：最后根據衛星能源限制，進行衛星組網顆數選擇和組網方式設計，從而實現對感興趣區域的二十四小時連續可視和成像觀測。

優選地，所述高軌SAR連續凝視工作體制系統設計方法包括軌道設計、電波束掃描角度分析設計、滑窗成像工作模式設計和衛星組網設計，其中：

軌道設計實現高軌SAR衛星在軌所運行的軌道，用于實現衛星與地球的相對運動，形成合成孔徑成像，并保證具備對感興趣區域的連續可視；它包括軌道傾角分析設計、軌道偏心率分析設計和軌道高度分析設計；

電波束掃描角度分析設計結合工程實際和系統要求，選擇合適的電波束掃描角度，實現高軌SAR衛星在感興趣區域范圍內對任意目標的快速成像觀測能力；它包括距離向掃描角度分析設計和方位向掃描角度分析設計；

滑窗成像工作模式設計克服合成孔徑時間長的限制，實現準實時的圖像獲取；它包括滑窗大小選擇設計和滑窗速度選擇設計；