[发明专利]一种基于海陆目标位置信息的成像波位确定方法

说明书

一种基于海陆目标位置信息的成像波位确定方法，属于星载合成孔径雷达成像技术，首先，根据星载SAR成像准备时间，设置星上定位系统PVT数据外推时间；其次，基于实时广播的PVT、姿态数据，通过坐标系转换和星地位置计算，获得目标在卫星本体坐标系下的位置矢量；再次，根据目标在卫星本体坐标系下的位置矢量确定目标的成像时刻和最优成像波位。本发明方法充分利用了星上定位系统PVT数据外推功能，输入参数简单且易于卫星自主实现，计算精度相对较高。

技术领域

本发明涉及一种基于海陆目标位置信息的成像波位确定方法，特别是涉及一种基于海陆目标位置信息的合成孔径雷达成像波位确定方法，属于星载合成孔径雷达成像技术。

背景技术

星载合成孔径雷达(SAR)越来越多的采用可变视角、可变波束的有源相控阵天线，针对不同的成像幅宽、视角，SAR通常设计有不同的成像波位。对于特定海陆目标成像任务，星载SAR系统需要提前开展任务规划，确定目标成像所需要成像波位。

SAR卫星成像任务规划通常在地面人员辅助下进行，根据卫星精密定轨数据和成像目标地理位置，推算卫星航过时刻以及航过时刻卫星与目标视角关系，结合SAR波位设计，完成目标成像波位确定。常规方法建立在精密定轨数据的基础上，对于航过时刻、视角关系计算精准，非常适合对岛屿、城市、森林、溢油等固定位置目标的成像波位计算。随着SAR成像需求扩展，对运动目标或非合作目标SAR成像需求逐渐增多，传统方法无法满足相关成像需求，需要根据运动目标或临时成像任务特点，探索新的波位确定方法，在轨实现成像波位的自主快速确定。

成像波位在轨确定是星载SAR的自主管理的重要环节，是实现SAR与其他载荷系统交互配合的先决条件。由于星载SAR具有相对目标飞行速度快，星地距离远和目标海拔起伏大等特点，导致星载SAR成像波位自主计算复杂，国内外公开文献或专利中均未见相关论述。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于海陆目标位置信息的成像波位确定方法，首先，根据星载SAR成像准备时间，设置星上定位系统PVT数据外推时间；其次，基于实时广播的PVT、姿态数据，通过坐标系转换和星地位置计算，获得目标在卫星本体坐标系下的位置矢量；再次，根据目标在卫星本体坐标系下的位置矢量确定目标的成像时刻和最优成像波位。本发明方法充分利用了星上定位系统PVT数据外推功能，输入参数简单且易于卫星自主实现，计算精度相对较高。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种基于海陆目标位置信息的成像波位确定方法，包括如下步骤：

S1、根据星载SAR成像准备时间，设置外推时刻；

S2、在WGS84坐标系下，根据外推时刻，确定卫星的外推位置数据和目标位置数据，计算WGS84坐标系下卫星指向目标的矢量；

S3、根据WGS84坐标系到J2000惯性坐标系的转换矩阵、S2中WGS84坐标系下卫星指向目标的矢量，计算J2000惯性坐标系下卫星指向目标的矢量；

S4、在WGS84坐标系下，根据外推时刻，获得卫星的外推位置数据和速度数据，计算卫星在J2000惯性坐标系下的卫星轨道参数；

S5、根据S4中的卫星轨道参数，计算J2000惯性坐标系到轨道坐标系的转换矩阵；然后计算轨道坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵；

S6、根据S3中J2000惯性坐标系下卫星指向目标的矢量、S4中J2000惯性坐标系到轨道坐标系的转换矩阵、S4中轨道坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵，计算卫星本体坐标系下卫星指向目标的矢量；

S7、根据卫星本体坐标系下卫星指向目标的矢量，确定侧摆角、下视角；在外推时刻，根据俯仰角、卫星相对星下点速度、外推数据广播周期、轨道高度，判断卫星是否航过目标；如果卫星航过目标则转入S8，否则转入S10；