[发明专利]一种抛物面体制星载SAR场景匹配模式卫星控制方法

说明书

本发明提供一种抛物面体制星载SAR场景匹配模式卫星控制方法，给出了卫星在场景匹配模式下，姿态转序为偏航‑俯仰‑滚转时的姿态控制指令，可精准有效的控制卫星姿态，解决了基于抛物面天线的星载场景匹配SAR卫星姿态变化复杂导致的姿态控制困难问题，实现场景匹配模式下完整的回波数据获取，弥补了场景匹配模式下卫星姿态控制的技术空白。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)技术领域，尤其涉及一种抛物面体制星载SAR场景匹配模式卫星控制方法。

背景技术

星载场景匹配SAR是星载SAR的一种特有的工作模式。相对于传统星载SAR，星载场景匹配SAR通过连续调整俯仰维、方位维波束指向，直接生成沿目标地形的测绘带，而不是传统的沿卫星轨道生成测绘带，这使得其在对某些“斜向场景”如地震带、海岸线成像时具有独特的优势。抛物面天线结构简单，易于设计且性能优越，在卫星通信、远程通信、跟踪雷达、气象雷达和成像雷达等方面获得了广泛应用。抛物面天线主要由馈源和抛物面两部分组成，通过在抛物面焦点上放置并激发馈源，形成高增益的定向波束。

在成像过程中，星载场景匹配SAR的波束指向沿两维方向变化，导致卫星姿态变化更加复杂，姿态控制较传统模式更为困难。同时，受限于抛物面天线本身的结构，往往采用机械控制天线转角的方法来调整波束指向。因此，亟需一种适用于抛物面天线体制的星载SAR场景匹配模式卫星姿态控制方法，以解决抛物面体制星载场景匹配SAR模式中卫星姿态控制难的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种抛物面体制星载SAR场景匹配模式卫星控制方法，可精准有效的控制场景匹配模式下的卫星姿态，实现完整的回波数据获取。

一种抛物面体制星载SAR场景匹配模式卫星控制方法，包括以下步骤：

S1：获取卫星轨道坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵H_orbit2Sat(t)如下：

H_orbit2Sat(t)＝H_X(θ_dr(n))×H_Y(-θ_da(n))×H_Z(η(t,α))×H_X(β(t))×H_Z(-θ_tilt(t))

其中，其中，β(t)为t时刻的卫星下视角，θ_tilt(t)为t时刻的斜视角在地面的投影角，α为场景匹配模式下的观测斜角，η(t,α)为t时刻且观测斜角为α时的调整角度，θ_dr(n)为第n个子波束在距离向的偏转角度，θ_da(n)为第n个子波束在距离向的偏转角度，H_U(V)表示以U轴正方向为轴，沿着右手定则的正方向将坐标轴旋转V度，其中，U＝X,Y,Z，V＝θ_dr(n),θ_da(n),η(t,α),β(t),-θ_tilt(t)；

S2：构建以偏航-俯仰-滚转为姿态转序，并构建该姿态转序下的卫星轨道坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵L_orbit2Sat(t)如下：

其中，表示滚转角，θ＝θ(t)表示俯仰角，ψ＝ψ(t)表示偏航角；

S3：联立转换矩阵H_orbit2Sat(t)与转换矩阵L_orbit2Sat(t)得到卫星在场景匹配模式下，姿态转序为偏航-俯仰-滚转时的姿态控制指令如下：