[发明专利]轻小型SAR卫星平飞模式构建方法及系统

说明书

本发明提供了一种轻小型SAR卫星平飞模式构建方法及系统，包括：步骤1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定视场范围；步骤2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力设计，使天线电波束扫描能力覆盖目标视场范围；步骤3，进行综电、姿控及载荷分系统工作时序设计；步骤4，载荷分系统进行星上雷达工作参数计算。本发明提出的轻小型SAR卫星平飞模式设计方法，在卫星可视观测范围内，通过载荷天线波束电扫实现多目标的高效观测，不需要卫星姿态机动配合，节省卫星姿态机动能源；另外，将卫星SAR天线设计一维电扫，减少了组件通道数量，降低整星重量和成本，满足用户对轻量化、低成本SAR卫星使用需求。

技术领域

本发明涉及航天系统技术领域，具体地，涉及一种轻小型SAR卫星平飞模式构建方法及系统。

背景技术

星载合成孔径雷达是一种全天时全天候的主动对地观测手段，能够发现、识别及确认重要的陆地及海洋目标。目前，星载SAR的主要成像模式主要有条带模式、聚束模式、扫描模式，而实现这些SAR成像模式的卫星对目标观测方式有两种，一种是左右侧视，另一种是平飞。传统星载SAR卫星往往采用左右侧视模式，通过依靠卫星平台姿态机动完成左右侧摆，配合载荷天线完成波束扫描。当多个目标分散在轨道的左右两侧时，如果一次性完成所有目标的观测，务必卫星姿态在滚动向发生频繁机动，卫星机动时间会增加任务时长，这样势必会降低一次航过内多目标的观测效能，也会消耗卫星姿态机动能源，同时卫星姿态频繁变化也可能会影响到数传天线、中继天线的指向，严重时会影响到星上数据的实时传输。

目前，已有的研究和发明大都采用卫星平台姿态侧摆在一个固定的角度，如国内高分三号卫星采用左右侧视±31.5°平台侧摆方式对目标观测(2014年，文献名称：高分三号卫星总体设计与关键技术，测绘学报)、环境1C卫星采用右正侧视平台侧摆方式对目标观测(2016年，文献名称：环境一号C卫星系统总体设计及其在轨验证，雷达学报)，专利文献一种快响SAR卫星大斜视姿态机动方法(2019年，专利申请号CN201910446779.2)中介绍了快响SAR卫星采用左右侧视平台侧摆方式对地观测。以上研究和发明中大都采用了卫星平台姿态侧摆的方式进行对地稳定观测，无论卫星姿态处于左侧视还是右侧视，当目标位于轨道一侧时，当前发明的卫星姿态下SAR天线波束电扫是能满足多目标观测效能的；若当目标分布在轨道的另一侧时，当前发明的卫星姿态是无法满足目标观测范围，这种情况下务必需要卫星姿态机动至轨道另一侧方向对目标进行观测；若当目标再一次出现在轨道另一侧时，当前发明会需要卫星反复姿态机动，势必会降低观测效能。

专利文献一种抛物面体制星载SAR场景匹配模式卫星控制方法(2021年，申请专利号CN20211118057.9)采用抛物面体制天线提高了卫星在俯仰、滚动向波束指向方法，保证回波数据完整，该发明完全依靠卫星二维方向姿态机动进行目标观测。与本发明平飞模式相比，该发明频繁卫星姿态机动，降低了目标观测效能、消耗大量卫星机动能源；专利文献敏捷SAR小卫星及其总体设计方法(2017年，专利申请号CN201710343713.1)，该发明在载荷设计中采用姿态的机动进行对地观测，在距离和方位向几乎无扫描能力，鉴于该发明的设计是无法实现卫星平飞高效观测。

经检索，关于星载SAR平飞模式设计方法研究上，目前国内暂无相关发明专利。为提升星载SAR对多目标的观测效能，迫切需要对一次航过内的多目标进行平飞观测。

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轻小型SAR卫星平飞模式构建方法及系统。

根据本发明提供的一种轻小型SAR卫星平飞模式构建方法，包括：

步骤1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定目标区域所需要的视场范围；

步骤2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力构建，满足卫星平飞模式下目标区域视场范围的有效覆盖；