[发明专利]一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统

权利要求书

1.一种零法拉第旋转等高线确定方法，其特征在于，包括：

获取星载SAR系统参数和时间参数，所述星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度、SAR卫星轨道倾角、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、地球半径、SAR卫星轨道高度和SAR卫星工作视角；所述时间参数包括：世界时间起始时刻、时间步进量和世界时间结束时刻；

获取循环变量i；

利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量确定当前世界时间变量，具体包括：

利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量，通过公式U_T＝U_T0+i·ΔT，确定当前世界时间变量U_T；

式中，U_T0表示世界时间起始时刻，ΔT表示时间步进量；

利用所述当前世界时间变量和所述地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量，具体包括：

利用所述当前世界时间变量通过公式确定当前世界时间变量的地磁北极经度

利用所述地磁北极经度和所述地磁北极纬度通过公式确定地磁北极单位位置矢量e_m；

式中，π表示圆周率；U_T表示当前世界时间变量；表示U_T＝0时地磁北极的经度；θ_m表示地磁北极纬度；

利用所述地磁北极单位位置矢量、所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度，具体包括：

利用所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角，通过公式e_n＝(sinψ₀sinλ,-cosψ₀sinλ,cosλ)，计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量e_n；

利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式计算电离层穿越点处的地心角α；

利用所述地磁北极纬度、所述地磁北极经度、所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星轨道倾角、所述SAR卫星工作视角、所述地心角、所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量和所述地磁北极单位位置矢量，通过公式确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度θ；

利用所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星轨道倾角，通过公式确定当前世界时间变量的SAR卫星经度

式中，ψ₀表示SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角；λ表示SAR卫星轨道倾角；R₀表示地球半径；H表示SAR卫星轨道高度；H_iono表示电离层等效高度；θ_L表示SAR卫星工作视角；τ表示第二过程变量，D表示第一过程变量，θ_m表示地磁北极纬度；表示地磁北极经度；e_n·e_m表示地磁北极单位位置矢量e_m与SAR卫星轨道平面单位法向矢量e_n的点积；

利用所述SAR卫星纬度、所述SAR卫星经度、所述SAR卫星工作视角、所述地球半径和所述SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，具体包括：

利用所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星经度，通过公式确定当前世界时间变量的SAR卫星单位位置矢量e_r；

利用所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星单位位置矢量和所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量，通过公式

e_p＝-cosθ_Le_r-sinθ_Le_n，确定SAR卫星信号传播单位矢量e_p；

利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式计算SAR卫星与照射目标之间的距离r；式中，m表示第一中间参量，m＝-2(R₀+H)cosθL，n表示第二中间参量，n＝2R₀H+H²；

利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度、所述SAR卫星单位位置矢量、所述SAR卫星与照射目标之间的距离和所述SAR卫星信号传播单位矢量，通过公式确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T；

利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度，具体包括：

利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，通过公式θ_T(i)＝sin^-1(e_T(3))，确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度θ_T(i)；

利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，通过公式确定当前世界时间变量的地面照射目标的经度

式中，e_T(3)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T第三维的值；e_T(2)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T第二维的值；e_T(1)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T第一维的值；

判断所述当前世界时间变量是否小于所述世界时间结束时刻，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果为是，则保存所述地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，返回“获取循环变量i”；

若所述第一判断结果为否，则获取所有所述地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。

2.一种零法拉第旋转等高线确定系统，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取星载SAR系统参数和时间参数，所述星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度、SAR卫星轨道倾角、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、地球半径、SAR卫星轨道高度和SAR卫星工作视角；所述时间参数包括：世界时间起始时刻、时间步进量和世界时间结束时刻；

循环变量获取模块，用于获取循环变量i；

当前世界时间变量确定模块，用于利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量确定当前世界时间变量，具体包括：

当前世界时间变量确定单元，用于利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量，通过公式U_T＝U_T0+i·ΔT，确定当前世界时间变量U_T；

式中，U_T0表示世界时间起始时刻，ΔT表示时间步进量；

地磁北极单位位置矢量确定模块，用于利用所述当前世界时间变量和所述地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量，具体包括：

地磁北极经度确定单元，用于利用所述当前世界时间变量通过公式确定当前世界时间变量的地磁北极经度

地磁北极单位位置矢量确定单元，用于利用所述地磁北极经度和所述地磁北极纬度通过公式确定地磁北极单位位置矢量e_m；

式中，π表示圆周率；U_T表示当前世界时间变量；表示U_T＝0时地磁北极的经度；θ_m表示地磁北极纬度；

卫星经纬度确定模块，用于利用所述地磁北极单位位置矢量、所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度，具体包括：

卫星轨道平面单位法向矢量确定单元，用于利用所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角，通过公式e_n＝(sinψ₀sinλ,-cosψ₀sinλ,cosλ)，计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量e_n；

地心角确定单元，用于利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式计算电离层穿越点处的地心角α；

卫星纬度确定单元，用于利用所述地磁北极纬度、所述地磁北极经度、所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星轨道倾角、所述SAR卫星工作视角、所述地心角、所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量和所述地磁北极单位位置矢量，通过公式确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度θ；

卫星经度确定单元，用于利用所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星轨道倾角，通过公式确定当前世界时间变量的SAR卫星经度式中，ψ₀表示SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角；λ表示SAR卫星轨道倾角；R₀表示地球半径；H表示SAR卫星轨道高度；H_iono表示电离层等效高度；θ_L表示SAR卫星工作视角；τ表示第二过程变量，D表示第一过程变量，θ_m表示地磁北极纬度；表示地磁北极经度；e_n·e_m表示地磁北极单位位置矢量e_m与SAR卫星轨道平面单位法向矢量e_n的点积；

地面照射目标单位矢量确定模块，用于利用所述SAR卫星纬度、所述SAR卫星经度、所述SAR卫星工作视角、所述地球半径和所述SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，具体包括：

卫星单位位置矢量确定单元，用于利用SAR卫星纬度θ和SAR卫星经度通过公式确定当前世界时间变量的SAR卫星单位位置矢量e_r；

卫星信号传播单位矢量确定单元，用于利用SAR卫星工作视角θ_L、SAR卫星单位位置矢量e_r和SAR卫星轨道平面单位法向矢量e_n，通过公式e_p＝-cosθ_Le_r-sinθ_Le_n，确定SAR卫星信号传播单位矢

量e_p；

距离确定单元，用于利用地球半径R₀、SAR卫星轨道高度H和SAR卫星工作视角θ_L，通过公式计算SAR卫星与照射目标之间的距离r；

式中，m表示第一中间参量，m＝-2(R₀+H)cosθ_L，n表示第二中间参量，n＝2R₀H+H²；

地面照射目标单位矢量确定单元，用于利用地球半径R₀、SAR卫星轨道高度H、SAR卫星单位位置矢量e_r、SAR卫星与照射目标之间的距离r和SAR卫星信号传播单位矢量e_p，通过公式确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T；

地面照射目标经纬度确定模块，用于利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度，具体包括：

地面照射目标纬度确定单元，用于利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T，通过公式θ_T(i)＝sin^-1(e_T(3))，确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度θ_T(i)；

式中，e_T(3)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T第三维的值；

地面照射目标经度确定单元，用于利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T，通过公式确定当前世界时间变量的地面照射目标的经度

式中，e_T(2)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T第二维的值；e_T(1)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量e_T第一维的值；

第一判断模块，用于判断所述当前世界时间变量是否小于所述世界时间结束时刻，得到第一判断结果；

返回模块，用于当所述第一判断结果为是时，保存所述地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，执行循环变量获取模块；

等高线确定模块，用于当所述第一判断结果为否时，获取所有所述地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。