[發(fā)明專利]一種普適性的合成孔徑雷達(dá)零多普勒導(dǎo)控方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010439043.5
• 申請(qǐng)日: 2020-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN111562580A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳錕山;許鎮(zhèn);楊瑩;李景文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發(fā)明公開了一種普適性的合成孔徑雷達(dá)零多普勒導(dǎo)控方法,包括：S1：根據(jù)合成孔徑雷達(dá)搭載平臺(tái)的軌道參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)，確定表達(dá)式。S2：根據(jù)表達(dá)式，確定合成孔徑雷達(dá)波束指向零多普勒的條件，給定雷達(dá)波束下視角范圍，并得到雷達(dá)波束方位角、雷達(dá)波束下視角和軌道參數(shù)的關(guān)系式。S3：對(duì)關(guān)系式求解，得到雷達(dá)波束方位角。確定對(duì)應(yīng)于特定下視角的和使波束中心指向零多普勒面的唯一波束方位角。S4：利用相位掃描技術(shù)，調(diào)節(jié)波束的下視角和方位角，使雷達(dá)波束中心指向零多普勒面。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：避免了雷達(dá)搭載平臺(tái)的姿態(tài)調(diào)整、雷達(dá)波束中心準(zhǔn)確指向零多普勒平面，適用于目前存在的所有高度平臺(tái)的合成孔徑雷達(dá)姿態(tài)導(dǎo)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成孔徑雷達(dá)姿態(tài)導(dǎo)控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種普適性的合成孔徑雷達(dá)零多普勒導(dǎo)控方法。

背景技術(shù)

對(duì)于以人造衛(wèi)星和月球?yàn)槠脚_(tái)的合成孔徑雷達(dá)而言，由于合成孔徑雷達(dá)搭載平臺(tái)的橢圓軌道和地球的自轉(zhuǎn)的共同作用，導(dǎo)致正側(cè)視的合成孔徑雷達(dá)多普勒中心頻率不再為零。而非零多普勒中心頻率會(huì)導(dǎo)致較大的距離徙動(dòng)，使得回波信號(hào)在方位維和距離維出現(xiàn)嚴(yán)重耦合，因此極大地增加了信號(hào)處理的難度。故而，有必要采取措施來(lái)控制其波束指向從而減小其多普勒中心。

目前，零多普勒導(dǎo)控主要通過(guò)偏航控制來(lái)實(shí)現(xiàn)控制其波束指向的目的。但是，傳統(tǒng)的偏航控制方法并不能完全補(bǔ)償多普勒中心頻率至零多普勒，并且，大部分偏航控制方法適用范圍極其有限，隨著軌道高度的變化，傳統(tǒng)的偏航控制方法將會(huì)產(chǎn)生較大的多普勒殘余誤差。比如，經(jīng)典的“陸地合成孔徑雷達(dá)-X”(Terra SAR-X)多普勒導(dǎo)控方法，將其應(yīng)用到地球同步軌道合成孔徑雷達(dá)時(shí)會(huì)產(chǎn)生數(shù)百赫茲的多普勒殘余誤差；將其應(yīng)用到月基合成孔徑雷達(dá)導(dǎo)控時(shí)甚至完全起不到降低多普勒中心頻率的目的。此外，偏航控制方法需要根據(jù)合成孔徑雷達(dá)搭載平臺(tái)在軌道中的位置實(shí)時(shí)調(diào)整平臺(tái)的姿態(tài)，這對(duì)平臺(tái)的穩(wěn)定和耗能也是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，這些缺點(diǎn)限制了偏航控制方法的進(jìn)一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種普適性的合成孔徑雷達(dá)零多普勒導(dǎo)控方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

1.一種普適性的合成孔徑雷達(dá)零多普勒導(dǎo)控方法,其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據(jù)合成孔徑雷達(dá)搭載平臺(tái)的軌道參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)，確定合成孔徑雷達(dá)多普勒表達(dá)式，其中軌道參數(shù)包括：半長(zhǎng)軸、偏心率、軌道傾角、近地點(diǎn)幅角和真近點(diǎn)角，系統(tǒng)參數(shù)包括：波束下視角、波束方位角和載波波長(zhǎng)；

S2：根據(jù)合成孔徑雷達(dá)多普勒表達(dá)式，確定合成孔徑雷達(dá)波束指向零多普勒的條件，給定可實(shí)現(xiàn)零多普勒導(dǎo)控的雷達(dá)波束下視角范圍，并得到雷達(dá)波束方位角、雷達(dá)波束下視角和軌道參數(shù)的關(guān)系式；

S3：對(duì)S2得到的關(guān)系式求解，得到兩個(gè)與軌道參數(shù)和雷達(dá)波束下視角相關(guān)的雷達(dá)波束方位角；根據(jù)軌道高度特性，確定對(duì)應(yīng)于特定下視角的和使波束中心指向零多普勒面的唯一波束方位角；

S4：利用相位掃描技術(shù)，調(diào)節(jié)波束的下視角和方位角，使雷達(dá)波束中心指向零多普勒面。

進(jìn)一步地，所述合成孔徑雷達(dá)搭載平臺(tái)適用軌道包括：低空地球軌道、中高空地球軌道、地球同步軌道和以月球?yàn)槠脚_(tái)基地，安置合成孔徑雷達(dá)對(duì)地觀測(cè)的軌道。

進(jìn)一步地，所述步驟S1包括以下子步驟：

步驟S11：給定合成孔徑雷達(dá)所在平臺(tái)的軌道參數(shù)；

步驟S12：利用平臺(tái)軌道參數(shù)確定合成孔徑雷達(dá)多普勒頻率表達(dá)式。

進(jìn)一步地，所述步驟S12的多普勒頻率表達(dá)式為：