[发明专利]一种普适性的合成孔径雷达零多普勒导控方法

说明书

本发明公开了一种普适性的合成孔径雷达零多普勒导控方法,包括：S1：根据合成孔径雷达搭载平台的轨道参数和系统参数，确定表达式。S2：根据表达式，确定合成孔径雷达波束指向零多普勒的条件，给定雷达波束下视角范围，并得到雷达波束方位角、雷达波束下视角和轨道参数的关系式。S3：对关系式求解，得到雷达波束方位角。确定对应于特定下视角的和使波束中心指向零多普勒面的唯一波束方位角。S4：利用相位扫描技术，调节波束的下视角和方位角，使雷达波束中心指向零多普勒面。本发明的优点是：避免了雷达搭载平台的姿态调整、雷达波束中心准确指向零多普勒平面，适用于目前存在的所有高度平台的合成孔径雷达姿态导控。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达姿态导控技术领域，特别涉及一种普适性的合成孔径雷达零多普勒导控方法。

背景技术

对于以人造卫星和月球为平台的合成孔径雷达而言，由于合成孔径雷达搭载平台的椭圆轨道和地球的自转的共同作用，导致正侧视的合成孔径雷达多普勒中心频率不再为零。而非零多普勒中心频率会导致较大的距离徙动，使得回波信号在方位维和距离维出现严重耦合，因此极大地增加了信号处理的难度。故而，有必要采取措施来控制其波束指向从而减小其多普勒中心。

目前，零多普勒导控主要通过偏航控制来实现控制其波束指向的目的。但是，传统的偏航控制方法并不能完全补偿多普勒中心频率至零多普勒，并且，大部分偏航控制方法适用范围极其有限，随着轨道高度的变化，传统的偏航控制方法将会产生较大的多普勒残余误差。比如，经典的“陆地合成孔径雷达-X”(Terra SAR-X)多普勒导控方法，将其应用到地球同步轨道合成孔径雷达时会产生数百赫兹的多普勒残余误差；将其应用到月基合成孔径雷达导控时甚至完全起不到降低多普勒中心频率的目的。此外，偏航控制方法需要根据合成孔径雷达搭载平台在轨道中的位置实时调整平台的姿态，这对平台的稳定和耗能也是一个极大的挑战，这些缺点限制了偏航控制方法的进一步应用。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种普适性的合成孔径雷达零多普勒导控方法，解决了现有技术中存在的缺陷。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

1.一种普适性的合成孔径雷达零多普勒导控方法,其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据合成孔径雷达搭载平台的轨道参数和系统参数，确定合成孔径雷达多普勒表达式，其中轨道参数包括：半长轴、偏心率、轨道倾角、近地点幅角和真近点角，系统参数包括：波束下视角、波束方位角和载波波长；

S2：根据合成孔径雷达多普勒表达式，确定合成孔径雷达波束指向零多普勒的条件，给定可实现零多普勒导控的雷达波束下视角范围，并得到雷达波束方位角、雷达波束下视角和轨道参数的关系式；

S3：对S2得到的关系式求解，得到两个与轨道参数和雷达波束下视角相关的雷达波束方位角；根据轨道高度特性，确定对应于特定下视角的和使波束中心指向零多普勒面的唯一波束方位角；

S4：利用相位扫描技术，调节波束的下视角和方位角，使雷达波束中心指向零多普勒面。

进一步地，所述合成孔径雷达搭载平台适用轨道包括：低空地球轨道、中高空地球轨道、地球同步轨道和以月球为平台基地，安置合成孔径雷达对地观测的轨道。

进一步地，所述步骤S1包括以下子步骤：

步骤S11：给定合成孔径雷达所在平台的轨道参数；

步骤S12：利用平台轨道参数确定合成孔径雷达多普勒频率表达式。

进一步地，所述步骤S12的多普勒频率表达式为：