一種地球同步軌道合成孔徑雷達實現覆蓋區連續觀測方法

2023-05-18 15:17:46 1

一種地球同步軌道合成孔徑雷達實現覆蓋區連續觀測方法
【專利摘要】本發明公開了一種地球同步軌道合成孔徑雷達實現覆蓋區連續觀測方法，首先根據待觀測區域的經緯度，並結合軌道根數，判斷衛星滿足觀測應用需求的軌道段，在選定的軌道段中，計算衛星到目標區域的距離；則天線波束中心指向目標區域時，目標在天線坐標系下的坐標為坐標A，目標在地心固定坐標系下的坐標為坐標B；然後將坐標A與坐標B轉換到同一坐標系下，則坐標A與坐標B的表達式中含有實現波束指向的控制變量；接下來利用坐標A與坐標B在同一坐標系下相等解得所需的控制量。本發明選用的衛星俯仰與橫滾相結合的實現方式具有不受限於天線掃描能力且姿態控制角小的特點，可以實現地球同步軌道合成孔徑雷達衛星對地面固定目標區域的連續觀測。
【專利說明】一種地球同步軌道合成孔徑雷達實現覆蓋區連續觀測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於合成孔徑雷達領域，涉及一種地球同步軌道合成孔徑雷達實現覆蓋區連續觀測方法。
【背景技術】
[0002]現有的SAR衛星，軌道通常在500km~800km，由於軌道高度的限制，可覆蓋區域小、測繪帶窄、重複觀測周期長，在很大程度上限制了其應用。例如，目前國際上已有的最寬測繪帶寬星載合成孔徑雷達Radarsat-1I,在100米解析度條件下,其測繪帶寬度為500km,典型的重複觀測周期約為2天左右，對於瞬息萬變的戰場和突如其來的災害來說，這樣的觀測能力難以滿足需求。
[0003]為了克服這些弱點，人們提出了一些解決方案，目前最常見的一種設計思路是利用多顆軌道相近的衛星組網，即所謂的「星座」觀測。例如，用於地中海地區環境監測的COSMO小衛星星座，是由4顆X波段小型SAR衛星分布在同一軌道內，成90°間隔，其最大重複觀測周期為13小時，離實時觀測的要求仍然相差很遠。由於它仍然是基於低軌衛星，因此這種改進無法從根本上克服上面提到的那些缺陷。
[0004]以汶川地震後各衛星的響應時間為例:汶川大地震發生後I小時內，國家減災委辦公室就緊急啟動了國內外衛星數據獲取與共享機制。30小時後收到第一景由日本航天局提供的ALOS SAR圖像，48小時後收到第二景義大利Cosmo-Skymed雷達圖像，52小時後獲得我國SAR衛星的觀測圖像，響應時間遠遠不能滿足災害應急的需求。表1是這三顆衛星/星座的重訪周期和獲取SAR圖像時間對比。
[0005]表1SAR衛星重訪能`力與汶川地震響應時間對比
【權利要求】
1.一種地球同步軌道合成孔徑雷達實現覆蓋區連續觀測方法，其特徵在於步驟如下: 1)根據軌道根數、目標區域經緯度、合成孔徑雷達參數以及觀測任務所需入射角，獲取衛星觀測軌道段； 2)根據目標區域經緯度，獲取目標在地固坐標系下的坐標，記為坐標A;根據坐標A獲得衛星至目標區域的距離；根據衛星至目標區域的距離獲得目標在天線坐標系下坐標，記為坐標B ； 3)根據軌道根數與合成孔徑雷達參數，將坐標A與坐標B變換至同一坐標系下；定義坐標A在新坐標系下表示為A』，坐標B在新坐標系下表示為B』 ； 4)根據波束指向的改變方式，求解方程A』=B』，得到觀測任務所需控制變量。
2.根據權利要求1所述的一種地球同步軌道合成孔徑雷達實現覆蓋區連續觀測方法，其特徵在於:步驟4)中當波束指向的改變通過天線掃描實現時，令衛星姿態角為O，求解方程A』 =B』獲得所需的控制變量，即天線指向角；當波束指向的改變通過衛星姿態調整實現時，令天線指向角為O，求解方程A』 =B』獲得所需的控制變量，即衛星姿態角；當需要天線掃描與衛星姿態調整相結合時，根據天線與衛星的實際機動能力，令天線與衛星無機動能力對應方向變量為O，求解方程即可得所需的控制變量；所述的天線掃描包括機械掃描與電掃描。
3.根據權利要求1所述的一種地球同步軌道合成孔徑雷達實現覆蓋區連續觀測方法，其特徵在於:步驟3)中所述的同一坐標系採用星體坐標系。
【文檔編號】G01S13/90GK103809178SQ201410022733
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】李光廷, 朱雅琳, 李財品, 王旭豔, 趙泓懿, 王偉偉, 黎薇萍, 劉波 申請人:西安空間無線電技術研究所