一种星载合成孔径雷达卫星姿态导引方法与装置.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(10)申请公布号CNCN103674033103674033A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201310687784.5(22)申请日2013.12.13(71)申请人中国科学院电子学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人赵硕王宇邓云凯张志敏倪江刘亚波刘悦(74)专利代理机构北京派特恩知识产权代理事务所(普通合伙)11270代理人张振伟王黎延(51)Int.Cl.G01C21/24(2006.01)权权利要求书4页利要求书4页说明书11页说明书11页附图3页附图3页(54)发明名称一种星载合成孔径雷达卫星姿态导引方法与装置(57)摘要本发明实施例公开了一种星载SAR卫星姿态导引方法，所述方法包括：建立二体模型和SAR模型，根据所述二体模型和所述SAR模型获取卫星所在的零多普勒面的法线方向；根据所述SAR模型，当所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，获取所述卫星的偏航导引角，根据所述偏航导引角对所述卫星的姿态进行导引。本发明实施例同时还公开了一种星载SAR卫星姿态导引装置。采用本发明实施例的技术方案，实现了在零俯仰角或者在特定俯仰角的情况下，降低SAR回波数据的多普勒中心频率，使所述多普勒中心频率降低至零赫兹附近。CN103674033ACN103674ACN103674033A权利要求书1/4页1.一种星载合成孔径雷达SAR卫星姿态导引方法，其特征在于，所述方法包括：建立二体模型和SAR模型，根据所述二体模型和所述SAR模型获取目标点所在的零多普勒面的法线方向；根据所述SAR模型，当所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，获取所述卫星的偏航导引角，根据所述偏航导引角对所述卫星的姿态进行导引。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述二体模型和所述SAR模型获取目标点所在的零多普勒面的法线方向，包括：根据所述二体模型，获取所述目标点的多普勒频率，所述多普勒频率采用以下参数表示：所述卫星及所述目标点的位置矢量、速度矢量；当所述多普勒频率为零时，通过卫星平台坐标系、轨道平面坐标系和地心惯性坐标系之间的坐标转换，获取在地心惯性坐标系下所述卫星所在平面的法线方向，所述法线方向满足如下表达式：其中，ωe为地球自转角速度；和分别为卫星的位置矢量和速度矢量；Aeo为轨道平面坐标系到地心惯性坐标系的旋转矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述SAR模型，当所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，获取所述卫星的偏航导引角，包括：根据所述SAR模型，当所述卫星的俯仰角为零，且所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，获取所述卫星的偏航导引角；或者，当所述卫星的俯仰角为预设角度，且所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，获取所述卫星的偏航导引角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当所述卫星的俯仰角为零，且所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，获取所述卫星的偏航导引角，包括：通过卫星平台坐标系、轨道平面坐标系和地心惯性坐标系之间的坐标转换，获取在地心惯性坐标系下所述卫星的波束指向的单位向量，所述地心惯性坐标系下所述卫星的波束指向的单位向量满足如下表达式：其中，Aeo为轨道平面坐标系到地心惯性坐标系的旋转矩阵；Aos为卫星平台坐标系到轨道平面坐标系的旋转矩阵；Asa为满足如下表达式的旋转矩阵：其中，θy和θp分别为偏航导引角和俯仰角；当所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，所述卫星的波束指向的单位向量与所述零多普勒面的法向量满足如下表达式：2CN103674033A权利要求书2/4页其中，为零多普勒面的法向量；为波束指向矢量；当俯仰角θp为零时，获取所述卫星的偏航导引角θy。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当所述卫星的俯仰角为预设角度，且所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，获取所述卫星的偏航导引角，包括：通过卫星平台坐标系、轨道平面坐标系和地心惯性坐标系之间的坐标转换，获取在地心惯性坐标系下所述卫星的波束指向的单位向量，所述地心惯性坐标系下所述卫星的波束指向的单位向量满足如下表达式：其中，Aeo为轨道平面坐标系到地心惯性坐标系的旋转矩阵；Aos为卫星平台坐标系到轨道平面坐标系的旋转矩阵；Asa为满足如下表达式的旋转矩阵：其中，θy和θp分别为偏航导引角和俯仰角；当所述卫星的波束指向与所述零多普勒面的法线方向垂直时，所述卫星的波束指向的单位向量与所述零多普勒面的法向量满足如下表达式：其中，为零多普勒面的法向量；为波束指向矢量；当俯仰角θp为预设角度时，获取所述卫星的偏航导引角