[发明专利]一种地球同步轨道合成孔径雷达覆盖中国全境的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地球同步轨道合成孔径雷达覆盖中国全境的控制方法，属于合成孔径雷达技术领域。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波成像雷达，可搭载于飞机、卫星、飞艇等多种飞行平台上。在国土测量、农作物及植被分析、海洋及水文观测、环境及灾害监视、资源勘探、地形测绘和微变监视，以及军事侦察等领域内，SAR发挥了越来越重要的作用。

这些应用领域无一例外地对SAR的时间、空间覆盖性能提出了较高要求。比如，国土普查要求SAR的观测范围广、灾害监视要求SAR的响应时间短等。因此，SAR的覆盖特性是SAR性能指标的一个重要方面。

目前，世界各国已经成功发射的SAR卫星均处于400Km～1000Km的低地球轨道(Low Earth Orbit，LEO)，其覆盖面积小、重访周期长、实时性差，这些特点已经严重限制了LEO SAR的应用范围。例如，我国在汶川地震发生一天后，才获得了首张低分辨率(70m分辨率)的SAR图像，未能对救灾工作提供最及时的信息服务。

GEO SAR位于36000Km的地球同步轨道(Geosynchronous Earth Orbit，GEO)，随着轨道高度升高数十倍，其覆盖特性较LEO SAR显著增强，表现为覆盖面积大、重访时间短。

在理想情况下，GEO SAR的天线应具备距离向、方位向的二维±7.5°相位扫描能力，此时，卫星下方的全部区域都可以被覆盖，单颗GEO SAR即可覆盖中国全境，且重访时间在8-17小时。然而，根据现阶段相控阵天线的工程实现能力，方位向±7.5°相位扫描是无法实现的，仅能实现距离向一维相位扫描，此时，波束覆盖范围是垂直于卫星惯性系速度的一个条带，如图2所示。仿真表明，仅具备距离向一维相位扫描能力的GEO SAR无法覆盖中国全境，存在40％左右的盲区。一维相扫在覆盖特性上的缺陷可以通过对平台进行姿态机动来进行弥补，因此，必须提出一种在方位向相扫受限的情况下，依然能够保证GEO SAR覆盖中国全境的控制方法。

发明内容

本发明的目的是，为了克服一维相扫在GEO SAR对中国全境覆盖中的缺陷，提出一种地球同步轨道合成孔径雷达的控制方法，仅通过平台俯仰机动与波束距离向相位扫描相结合的控制方法实现对中国全境覆盖。

本发明方法是通过下述技术方案实现的。

一种地球同步轨道合成孔径雷达的控制方法，该方法包括：

合成孔径雷达SAR运行于地球同步轨道GEO上，SAR所在卫星平台具有至少±2°的俯仰机动能力，且SAR具备距离向一维相位扫描能力；

在对中国境内各区域进行观测时，仅通过卫星平台俯仰角度的调节，并配合SAR距离向的相位扫描，实现对中国境内任意地点的观测。

其中，所述卫星平台俯仰角度的调节具体为：

S01：计算在GEO的一个轨道重复周期内，SAR对待观测目标区域的可见时间；

S02：根据GEO SAR的轨道根数和目标区域的经纬度，计算在所述可见时间内的每个时间点上SAR到目标的斜距矢量，根据该斜距矢量获得SAR能够观测到目标区域时卫星平台所需机动的俯仰角以及卫星平台在当前俯仰角情况下的下视角；绘制可见时间内俯仰角随时间变化的曲线即俯仰角曲线C1和下视角随时间变化的曲线即下视角曲线C2；

S03：从步骤S02得到的下视角曲线C2中抽取满足下视角大于1.5°且小于7.5°这一条件的时间段，这些时间段就是利于对目标区域进行成像的时间段；再从俯仰角曲线C1中获取这些时间段对应的俯仰角，即为在利于对目标区域进行成像的时间段内需要俯仰机动的角度；

S04：综合考虑卫星任务、卫星平台俯仰限幅和所需观测目标区域的时间，根据步骤S03获得的结果，确定目标区域的观测时间及对应的卫星平台俯仰角和下视角；

S05：根据步骤S04确定的卫星平台俯仰角度对卫星平台进行控制，根据步骤S04确定的下视角控制SAR距离向的相位扫描角度。

有益效果：