[发明专利]一种合成孔径雷达卫星的全零多普勒姿态导引方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器姿态导引技术领域，涉及一种星载合成孔径雷达卫星的姿态导引方法。

背景技术

合成孔径雷达成像就是利用从回波信号的多普勒频率提取目标场的方位和距离信息，重构目标场的地理信息。而卫星飞行时地球自转、卫星飞行速度变化等非地理信息也会引起多普勒频率变化。卫星姿态导引方法是削弱非地理信息影响、降低成像处理难度和运算量的有效方法和关键技术。

目前的姿态导引方法在建立地球自转和卫星速度对多普勒频率耦合影响的模型时有不同程度的简化，也因此影响所得出的姿态导引模型精度。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种合成孔径雷达卫星的全零多普勒姿态导引方法，该方法对地球自转和卫星速度的多普勒频率耦合未做简化，实现合成孔径雷达回波信号的多普勒中心频率逼近零赫兹。本发明方法提供了按目标距离运行、或按目标侧视角运行的两种工况下的全零多普勒轨迹。

本发明的技术解决方案是：一种合成孔径雷达卫星的全零多普勒姿态导引方法，包括如下步骤：

(1)建立基于合成孔径雷达卫星的参考本体系O-XYZ，O-XYZ为固联于合成孔径雷达的右手系，其中O为卫星质心，Z轴平行于合成孔径雷达波束中心、指向雷达波束发出的方向，X轴垂直于所述合成孔径雷达波束中心，Y轴满足右手坐标系原则；当卫星按零姿态飞行时，O-XYZ坐标系与地心轨道系一致；

(2)在所述参考本体系O-XYZ中，利用123转序欧拉角θ、ψ描述合成孔径雷达卫星的滚动角、俯仰角、偏航角，其中θ、ψ分别表示雷达卫星绕参考本体系X轴、Y轴、Z轴的转动角，且先于θ转动，θ先于ψ转动；建立合成孔径雷达卫星全零多普勒姿态导引模型：

其中，

vs1=μ(1-e2)ar]]>

vs3=-μesinfrvs1]]>

a、e、i、u、f、r和ω_o为卫星轨道参数，其中a为卫星运行轨道半长轴、e为卫星运行轨道偏心率、i为卫星运行轨道倾角、u为卫星运行轨道幅角、f为卫星运行轨道真近点角、r为卫星到地心的距离、ω_o为卫星运行轨道角速度、R_e为地球半径，ω_e为地球自转角速度，μ为引力场常数，l为距离向上的目标距离，h为卫星运行轨道高度，当卫星为左侧视飞行时，F_SGN＝+1，当卫星为右侧视飞行时，F_SGN＝-1；

(3)采集t时刻的卫星轨道参数，根据步骤(2)所建立的姿态导引模型计算得到该采样时刻的导引姿态角θ、ψ，并将其作为t时刻卫星的目标导引姿态角输出，实现雷达波束在距离向上按目标距离l运行的全零多普勒轨迹，t为大于0的自然数。

一种合成孔径雷达卫星的全零多普勒姿态导引方法，包括如下步骤：

(1)建立基于合成孔径雷达卫星的参考本体系O-XYZ，O-XYZ为固联于合成孔径雷达的右手系，其中O为卫星质心，Z轴平行于合成孔径雷达波束中心、指向雷达波束发出的方向，X轴垂直于所述合成孔径雷达波束中心，Y轴满足右手坐标系原则；当卫星按零姿态飞行时，O-XYZ坐标系与地心轨道系一致；