[发明专利]一种星载合成孔径雷达卫星姿态导引方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及卫星姿态导引技术，具体涉及一种星载合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）卫星姿态导引方法及装置。

背景技术

卫星姿态导引方法是降低星载SAR回波数据的多普勒中心频率的关键技术。卫星姿态导引方法通过调整卫星的偏航角、俯仰角，将SAR回波数据的多普勒中心频率降低至0赫兹附近，以此降低聚焦算法的复杂度，提高图像配准精度，提高干涉精度，利于扇贝效应校正。卫星姿态导引技术目前已在国际先进星载SAR系统（如TerraSAR-X系统）中得到应用和验证。

现有的卫星姿态导引方法有：针对圆轨道的一维姿态导引方法，即在正圆轨道假设下，通过调整偏航角达到降低多普勒中心频率的目的；针对椭圆轨道的二维姿态导引方法，即通过同时调整偏航角和俯仰角达到降低多普勒中心频率的目的。由于椭圆轨道模型更接近卫星的实际轨道，因此针对圆轨道的一维导引方法在实际低轨近圆轨道SAR系统中，会产生几百赫兹的残余多普勒中心频率。而针对椭圆轨道提出的二维导引方法能够有效降低多普勒中心频率，但也增加了卫星姿态控制系统的复杂度。另外，有的SAR系统要求卫星星体坐标系的某一坐标轴垂直于地表，这就意味着俯仰角是受到限制的，因此，现有的二维姿态导引方法也不再适用。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种星载SAR卫星姿态导引方法及装置，能够实现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。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种星载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。

上述方案中，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：

n→=[ωeR→S′TAeoTAc+R→·S′TAeoT]T;]]>

其中，ω_e为地球自转角速度；和分别为卫星的位置矢量和速度矢量；A_eo为轨道平面坐标系到地心惯性坐标系的旋转矩阵。

上述方案中，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；