[发明专利]高轨SAR连续凝视工作体制系统设计方法

说明书

本发明提供了一种高轨SAR连续凝视工作体制系统设计方法，其包括以下步骤：步骤一，根据感兴趣的区域范围，设计卫星轨道的高度、倾角和偏心率；步骤二：结合工程实际和系统要求；步骤三：根据卫星波束运动速度，设计高轨SAR卫星滑窗成像工作模式，进行滑窗大小设计和滑窗速度设计；步骤四：最后根据卫星能源限制，进行卫星组网颗数选择和组网方式设计，从而实现对感兴趣区域的二十四小时连续可视和成像观测。本发明通过优化轨道设计、双星协同等方法，缩小合成孔径时间，弥补卫星供电能力和成像视角受限的不足，实现对感兴趣重点区域的二十四小时连续凝视成像观测。

技术领域

本发明涉及一种设计方法，具体地，涉及一种高轨SAR连续凝视工作体制系统设计方法。

背景技术

目前SAR卫星主要部署于低轨道(1000km)以下，由于低轨道卫星运行速度快，过顶时间短，因此无法实现对感兴趣区域的二十四小时连续凝视成像和准实时图像获取能力。

高轨合成孔径雷达(SAR)卫星，通过将卫星部署于地球同步轨道，采用SAR实现对地成像观测。相比于低轨SAR卫星，高轨SAR卫星可以充分利用地球同步轨道轨道高度高、和地球自转准同步的特点，具备了对指定重点地区凝视成像和即时观测的潜力。

为了实现卫星和地球的相对运动，以实现合成孔径工作方式，目前高轨SAR卫星系统设计中普遍采用大倾角、0偏心率的地球同步轨道设计。然而，受星载SAR成像工作原理和星载电源技术与能力限制，如果按照传统的星载SAR工作体制，无法满足高轨SAR系统长时间工作、连续和凝视的成像能源。针对上述高轨SAR卫星成像工作的技术瓶颈，提出了一种新的高轨SAR连续凝视工作体制系统设计方法。本发明系统解决了高轨SAR连续、凝视工作的问题，还解决了由于卫星运动轨迹复杂而带来的无法成像的难题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高轨SAR连续凝视工作体制系统设计方法，其通过优化轨道设计、双星协同等方法，缩小合成孔径时间，弥补卫星供电能力和成像视角受限的不足，实现对感兴趣重点区域的二十四小时连续凝视成像观测。

根据本发明的一个方面，提供一种高轨SAR连续凝视工作体制系统设计方法，其特征在于，所述高轨SAR连续凝视工作体制系统设计方法包括以下步骤：

步骤一，根据感兴趣的区域范围，设计卫星轨道的高度、倾角和偏心率；

步骤二：结合工程实际和系统要求，选择合适的电波束扫描角度，包括距离向扫描角度和方位向扫描角度分析设计，进而结合SAR系统工作入射角范围，分析二十四小时的可视区域和合成孔径时间；

步骤三：根据卫星波束运动速度，设计高轨SAR卫星滑窗成像工作模式，进行滑窗大小设计和滑窗速度设计；

步骤四：最后根据卫星能源限制，进行卫星组网颗数选择和组网方式设计，从而实现对感兴趣区域的二十四小时连续可视和成像观测。

优选地，所述高轨SAR连续凝视工作体制系统设计方法包括轨道设计、电波束扫描角度分析设计、滑窗成像工作模式设计和卫星组网设计，其中：

轨道设计实现高轨SAR卫星在轨所运行的轨道，用于实现卫星与地球的相对运动，形成合成孔径成像，并保证具备对感兴趣区域的连续可视；它包括轨道倾角分析设计、轨道偏心率分析设计和轨道高度分析设计；

电波束扫描角度分析设计结合工程实际和系统要求，选择合适的电波束扫描角度，实现高轨SAR卫星在感兴趣区域范围内对任意目标的快速成像观测能力；它包括距离向扫描角度分析设计和方位向扫描角度分析设计；

滑窗成像工作模式设计克服合成孔径时间长的限制，实现准实时的图像获取；它包括滑窗大小选择设计和滑窗速度选择设计；