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《干涉SAR衛(wèi)星編隊波束同步方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、2010年10月中國空間科學技術。第5期ChineseSpaceScienceandTechnology干涉SAR衛(wèi)星編隊波束同步方法賀東雷1曹喜濱2馬駿1劉品雄1(1中國空間技術研究院，北京100094)(2哈爾濱工業(yè)大學衛(wèi)星技術研究所，哈爾濱150080)摘要考慮到干涉SAR衛(wèi)星編隊姿態(tài)偏航導引要求，提出了兩種兼顧偏航導引的編隊波束同步方法。第一種方法結合星地、星間位置關系并通過坐標變換，規(guī)劃了使系統(tǒng)滿足波束同步要求的衛(wèi)星姿態(tài)?？紤]到該方法建模抽象、求解繁瑣等不足，又提出了基于歐拉旋轉的波束同步方法。數(shù)值仿真結果表明，兩種方法均可有效實現(xiàn)系統(tǒng)波束同步，且后者效果更優(yōu)。關鍵詞合成孔徑雷達
2、偏航導引波束同步衛(wèi)星編隊1引言干涉SAR衛(wèi)星編隊為實現(xiàn)其功能，需考慮發(fā)射和接收衛(wèi)星間的波束同步問題。目前，國內外有關波束同步的研究文獻較少。文獻[1]定性分析了天線波束指向對完成干涉SAR任務的影響；文獻[2]討論了軌道平行星載雙站SAR系統(tǒng)的波束同步問題，為滿足衛(wèi)星在不同軌道周期內的幅寬重疊率要求，給出一種使測繪分辨率達最高的折衷方案；劉建平等提出了三種波束指向同步方法r3]；黃海風等總結了波束指向同步一般方法，并提出一種基于波束指向同步的波束覆蓋同步方法L4]。值得注意的是，在SAR數(shù)據(jù)處理中，多普勒中心頻率受地球自轉影響很大，給成像處理帶來困難，通過對SAR衛(wèi)星姿態(tài)進行偏航導引控制可
3、有效解決這一問題[5]。綜上所述，有必要研究滿足偏航導引要求的干涉SAR衛(wèi)星編隊波束同步策略。2滿足偏航導引要求的波束同步策略當軌道偏心率為小量時，SAR衛(wèi)星偏航導引律為口]0：f——譬1COSu(1)、御5／山c—COSI／式中妣為地球角速度；i為衛(wèi)星軌道傾角；∞。為平均軌道角速度；“為近地點幅角?？梢?，偏航導引角隨衛(wèi)星在軌道上位置變化而變化，其周期與軌道周期相同，最大幅度約為4。，不能被輕易忽略。一般情況下，SAR天線體積和質量較大，在衛(wèi)星上安裝方位固定。在本文研究中，主星偏航角按照式(1)所示規(guī)律變化，考慮如何采用調節(jié)從星姿態(tài)的方式實現(xiàn)主從星波束同步。收穰日期：2009—1l一05。
4、收修改檣日期：2010一Ol一2210中國空間科學技術2010年10月2．1基于規(guī)劃姿態(tài)角的波束同步策略圖1中，OlX。Y。Z。和02X：y。Z。是主從星軌道坐標系，N，。和N，。為與地心連線和地球表面交點，e為轉軸單位矢量，_y為天線在星體中側視安裝角。兩星本體坐標系與軌道坐標系重合時，天線波束覆蓋區(qū)域如虛線橢圓所示。當主星存在偏航角口時(見圖1)，可基于下述步驟規(guī)劃從星姿態(tài)：1)調節(jié)從星俯仰姿態(tài)，使本體坐標系OX軸負方向指向N。(N：為主星波束繞其軌道坐標系0。y。軸旋轉后與從星軌道面交點)；2)調節(jié)從星偏航姿態(tài)，使天線俯仰主平面過波束中心點；3)調節(jié)從星橫滾姿態(tài)，使兩天線波束照射中心
5、重合。圖1雙星編隊波束覆蓋同步示意圖偏航角為0，天線相對于體坐標系橫滾角為乒，基于9--0--聲的轉動順序有邕．sin(n-叫乒)’№J盎0翻甬警sin9嘲^一匿；]=rco苫snt#驢cs苫in99習匡i]拳一7=arccos(--hi)一y，口=--arctan(hz／hs)11]=E；簍二：iI。s。in。2(2三n一--"7’]醫(yī)二莒0：：口蘭0叫1F?櫥=窿7]!!!!笙土!旦±墾窒旦壁堂量查!!若主星A相對于地心0的矢量為OA，軌道到慣性坐標系的轉換矩陣M，，則目標B相對于地伽一匿Y,]=OA-4-．,111=匿]+尬·匡]于是，從星波束在其軌道坐標系中位置矢量為(其中X。，Y
6、。，Z：為從星慣性坐標，M：為從星軌首先，確定主星01到N2(見圖1)的位置矢量O，N2在主星軌道坐標系中的方向余弦[口M，6Ⅳ2，cNzJt。設Ⅳ2是主星波束繞其軌道坐標系0，Y，軸旋轉s角度后與從星軌道面交點，則有F=[--cosy，]=[三iIo警sne]I陣I_cm：(：e：)；]aN2(￡)]r—cosycos￡一cosasinysin￡-]do。Ⅳ2(e)=rcos(y刪N。)一∥‘孬萬贏了i飄一圈斗舶憾㈨㈤設從星軌道面法線在慣性坐標系中表示為G=M“o，0，13T，由于ON。與從星軌道面法線垂f3(cos￡)=w1rJ—cos—z(Yoam)rz--rzq-R2．／(rz—R
7、：)Icos(‰Ⅳ2)=c。sycos￡+c。靳sinysi雎，^一Ⅳ2sin掙i11口J12中國空間科學技術2010年10月sine=一[，。~／r=麗+^(~／r=麗)+f,]If2(5)醫(yī)蘭j=嗨1[Mt卜aⅣ。ce，匡蘭蘭；]+圈]一匿]]P=意患，盧=arcco$(意盎)3數(shù)值仿真與結果分析表1給出了編隊衛(wèi)星初始軌道參數(shù)，SAR天線在星體中安裝角為右側視35。，俯仰和方位向波束寬度分別為lOre和3．5m。圖2
