一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法.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CN110531328A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910556786.8(22)申请日2019.06.25(71)申请人西安空间无线电技术研究所地址710100陕西省西安市西街150号(72)发明人张选民贺荣荣高阳党红杏谭小敏解虎李诗润(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人王卫军(51)Int.Cl.G01S7/40(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法(57)摘要一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，属于雷达技术领域。本发明通过回波多普勒中心频率估计，得到不同扫描角下的方位角误差。通过回波距离包络中心估计，得到不同扫描角下的视角误差。最后，通过对不同扫描角下的方位角和视角误差进行曲线拟合，降低估计噪声，得到用于上注修正的角度误差补偿参数。CN110531328ACN110531328A权利要求书1/3页1.一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，获取多圈、不同扫描角的环扫雷达回波数据及辅助数据，将两种数据对齐到同一时间；S2，根据两种数据计算环扫雷达波束的视角误差曲线；S3，进行视角误差补偿后，根据所述视角误差及辅助数据将环扫雷达波束指向转换到地心固定坐标系下；S4，计算多普勒中心频率；S5，利用所述多普勒中心频率对环扫雷达回波数据进行方位向多普勒中心补偿；S6，对经过多普勒中心补偿后的环扫雷达回波数据进行脉冲方位向互相关，估计环扫雷达回波的残余多普勒中心频率；S7，利用残余多普勒中心频率与方位角的对应关系，计算方位角误差；S8，重复S1～S7，得到多圈、不同扫描角对应的方位角误差，对多圈的相同扫描角的方位角误差进行平均；S9，对S8得到的不同扫描角的方位角误差进行拟合，得到需要补偿的方位角误差曲线，由方位角误差曲线即可得到最终的方位角误差。2.根据权利要求1所述的一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，其特征在于，所述根据两种数据计算环扫雷达波束的视角误差的方法为：S21，获取环扫雷达回波数据及辅助数据，将两种数据对齐到同一时间；S22，对环扫雷达回波数据进行距离向脉冲压缩，得到脉冲压缩数据；S23，对所述脉冲压缩数据进行包络中心位置估计，得到波束中心斜距估计值；S24，根据视角误差预设值及辅助数据将环扫雷达波束指向转换到地心固定坐标系下，然后计算波束中心与地面交点的距离；S25，计算所述波束中心斜距估计值与波束中心与地面交点的距离的差值，由所述差值与视角的对应关系得到视角误差；S26，重复S21～S25，获取多圈、不同扫描角对应的视角误差，对多圈的相同扫描角的视角误差进行平均；S27，对S26得到的不同扫描角的视角误差进行拟合，得到需要补偿的视角误差曲线，由视角误差曲线即可得到最终的视角误差。3.根据权利要求2所述的一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，其特征在于：所述波束中心斜距估计值为其中，Rmin为采样窗内起始点对应的斜距，M为距离向采样点数，Fs为采样频率，C为电磁波传播速度，表示对距离压缩后的信号沿方位向非相干叠加，PolyFit4表示4阶多项式拟合。4.根据权利要求3所述的一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，其特征在于：所述计算波束中心与地面交点的距离的方法为：求解方程的满足物理意义2CN110531328A权利要求书2/3页的根，将根的绝对值作为波束中心与地面交点的距离；其中，卫星位置在地心固定坐标系下为[xc,yc,zc]为地心固定坐标系下波束中心与地球交点坐标，Ra、Rb分别为地球椭球体的长半轴和短半轴，Rc为待求解的波束中心的斜距。5.根据权利要求2所述的一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，其特征在于，所述进行拟合的方法为：正弦曲线拟合；所述正弦曲线拟合的方法为：对于一组视角误差估计值估计正弦曲线的幅度a1，初始相位b1，均值c1三个参数；其中均值c1估计值由对进行平均得到，对幅度a1和初始相位b1估计由二维搜索实现。6.根据权利要求1所述的一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，其特征在于：所述多普勒中心频率为其中，表示卫星速度在地心固定坐标系下的矢量，λ为波长，Mbody->ECF为卫星本体坐标系转换到地心固定坐标系的转换矩阵，θ(θs)和分别为伺服旋转时，方位角和视角是随着旋转角变化的角度，θs为伺服角度测量值，Δθ(θs)和分别为方位角误差和视角误差。7.根据权利要求1所述的一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，其特征在于，所述利用所述多普勒中心频率对环扫雷达回波数据进行方位向多普勒中心补偿的方法为：其中，s'(m,n)为多普勒中心补偿后的回波