[發明專利]一種拋物面體制星載SAR場景匹配模式衛星控制方法

有效

• 申請號: 202111180579.0
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113830333B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 王巖;丁澤剛;陳軻;匡輝;張潤寧;曾濤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 劉西云

本發明提供一種拋物面體制星載SAR場景匹配模式衛星控制方法，給出了衛星在場景匹配模式下，姿態轉序為偏航?俯仰?滾轉時的姿態控制指令，可精準有效的控制衛星姿態，解決了基于拋物面天線的星載場景匹配SAR衛星姿態變化復雜導致的姿態控制困難問題，實現場景匹配模式下完整的回波數據獲取，彌補了場景匹配模式下衛星姿態控制的技術空白。

技術領域

本發明屬于合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR)技術領域，尤其涉及一種拋物面體制星載SAR場景匹配模式衛星控制方法。

背景技術

星載場景匹配SAR是星載SAR的一種特有的工作模式。相對于傳統星載SAR，星載場景匹配SAR通過連續調整俯仰維、方位維波束指向，直接生成沿目標地形的測繪帶，而不是傳統的沿衛星軌道生成測繪帶，這使得其在對某些“斜向場景”如地震帶、海岸線成像時具有獨特的優勢。拋物面天線結構簡單，易于設計且性能優越，在衛星通信、遠程通信、跟蹤雷達、氣象雷達和成像雷達等方面獲得了廣泛應用。拋物面天線主要由饋源和拋物面兩部分組成，通過在拋物面焦點上放置并激發饋源，形成高增益的定向波束。

在成像過程中，星載場景匹配SAR的波束指向沿兩維方向變化，導致衛星姿態變化更加復雜，姿態控制較傳統模式更為困難。同時，受限于拋物面天線本身的結構，往往采用機械控制天線轉角的方法來調整波束指向。因此，亟需一種適用于拋物面天線體制的星載SAR場景匹配模式衛星姿態控制方法，以解決拋物面體制星載場景匹配SAR模式中衛星姿態控制難的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種拋物面體制星載SAR場景匹配模式衛星控制方法，可精準有效的控制場景匹配模式下的衛星姿態，實現完整的回波數據獲取。

一種拋物面體制星載SAR場景匹配模式衛星控制方法，包括以下步驟：

S1：獲取衛星軌道坐標系到衛星本體坐標系的轉換矩陣H_orbit2Sat(t)如下：

H_orbit2Sat(t)＝H_X(θ_dr(n))×H_Y(-θ_da(n))×H_Z(η(t,α))×H_X(β(t))×H_Z(-θ_tilt(t))

其中，其中，β(t)為t時刻的衛星下視角，θ_tilt(t)為t時刻的斜視角在地面的投影角，α為場景匹配模式下的觀測斜角，η(t,α)為t時刻且觀測斜角為α時的調整角度，θ_dr(n)為第n個子波束在距離向的偏轉角度，θ_da(n)為第n個子波束在距離向的偏轉角度，H_U(V)表示以U軸正方向為軸，沿著右手定則的正方向將坐標軸旋轉V度，其中，U＝X,Y,Z，V＝θ_dr(n),θ_da(n),η(t,α),β(t),-θ_tilt(t)；

S2：構建以偏航-俯仰-滾轉為姿態轉序，并構建該姿態轉序下的衛星軌道坐標系到衛星本體坐標系的轉換矩陣L_orbit2Sat(t)如下：

其中，表示滾轉角，θ＝θ(t)表示俯仰角，ψ＝ψ(t)表示偏航角；

S3：聯立轉換矩陣H_orbit2Sat(t)與轉換矩陣L_orbit2Sat(t)得到衛星在場景匹配模式下，姿態轉序為偏航-俯仰-滾轉時的姿態控制指令如下：