基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111948650A(43)申请公布日2020.11.17(21)申请号202010605834.0(22)申请日2020.06.29(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人王岩丁泽刚李喆曾涛龙腾(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人代丽(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法(57)摘要本发明公开了一种基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法。使用本发明能够解决现有高频段星载双基地SAR的波束失配和偏航导引失效的问题，实现了在不降低方位分辨率的前提下抑制多普勒中心的变化。本发明采用主、从卫星联合多普勒导引，即：主、从卫星波束同步且总多普勒中心为零；同时，通过横滚向、俯仰向两个方向的电扫描，拟合等效偏航角。本发明以解析形式给出了以波束电扫描多普勒导引代替传统的基于偏航控制的多普勒导引的方法，显著提升了多普勒导引的适用范围与灵活性，且实现了在不降低方位分辨率的前提下抑制多普勒中心的变化。CN111948650ACN111948650A权利要求书1/2页1.一种基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法，其特征在于，采用主、从卫星联合多普勒导引，即：主、从卫星波束同步且总多普勒中心为零；同时，通过横滚向、俯仰向两个方向的电扫描，拟合等效偏航角。2.如权利要求1所述的基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法，其特征在于，在总多普勒中心为零的约束下，主、从卫星的多普勒中心满足如式(1)、(2)所示关系：fDop1+fDop2＝0(2)其中，fDop1和fDop2分别为主、从卫星的多普勒中心；vs1和vs2分别为主、从卫星的线速度，γ1和γ2分别为主、从卫星的下视角，θ1和θ2分别为主、从卫星的等效偏航角，ω1和ω2分别为主、从卫星的角速度，β1和β2分别为主、从卫星的纬度幅角，和分别为主、从卫星的轨道倾角，λ为雷达波长，ωe为地球自转角速度。3.如权利要求1所述的基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法，其特征在于，在波束同步的约束下，从卫星的下视角γ2和等效偏航角θ2根据式(3)、(4)由主卫星下视角γ1、主卫星等效偏航角θ1和从卫星坐标(x2,y2,z2)求出：其中，(x3,y3,z3)为照射点T的坐标；R为主卫星的斜距。4.如权利要求1所述的基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法，其特征在于，在先横滚向后俯仰向的顺序下，横滚向电扫描角θr和俯仰向电扫描角θp由式(5)计算：其中，γ1为主卫星的下视角，θ1为主卫星的等效偏航角。5.如权利要求1所述的基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法，其特征在于，在先俯仰向后横滚向的顺序下，横滚向电扫描角θr和俯仰向电扫描角θp由式(6)计算：2CN111948650A权利要求书2/2页其中，γ1为主卫星的下视角，θ1为主卫星的等效偏航角。3CN111948650A说明书1/5页基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法技术领域[0001]本发明涉及合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，简称SAR)技术领域，具体涉及一种基于电扫描的星载双基地SAR联合多普勒导引方法。背景技术[0002]星载双基地SAR是星载SAR的一种重要工作模式。相对于传统星载SAR，星载双基地SAR在三维成像、动目标检测、散射信息精确描述等方面具有显著优势。目前，星载双基地SAR造价高昂，其实际应用受成本限制较大。因此，用低成本小卫星代替高成本大卫星的方法吸引了很多人的关注。然而，虽然小卫星具有一定的成本优势，但小卫星平台的稳定性通常劣于大卫星，采用传统的侧向天线将大大增加姿态控制的难度。为确保整星具有较好稳定性，通常将较重的相控阵天线以指向星下点的方式安装，再通过电扫描的方式将波束调整到所需方向。[0003]多普勒导引是指星载SAR通过调整波束指向来抵消地球自转对回波信号多普勒中心调制的方法，包括电扫描方式和机械扫描方式。偏航控制是实现多普勒导引的一种重要手段。对于星载双基地SAR，传统的多普勒导引方法是分别对主、从卫星进行基于偏航控制的独立导引。然而，对于具有星下点天线指向的小卫星，该多普勒导引方法不再有效，理由如下：第一，当卫星天线斜向安装时，波束指向会随偏航角变化；但当卫星天线具有星下点指向时，改变偏航角不再改变天线的波束指向，即不再影响回波信号的多普勒中心频率；第二，当星载SAR工作于高频段(高于X波段)时，雷达波束较窄，主、从卫星独立导引将造成波束失配，积累角度降低，最终导致方位向分辨率损失，当双星