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《InSAR編隊(duì)衛(wèi)星全零多普勒姿態(tài)導(dǎo)引研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第31卷2014年第6期文童編號(hào)：1006—1630(2014)06—0018—04InSAR編隊(duì)衛(wèi)星全零多普勒姿態(tài)導(dǎo)引研究槐超，王文妍(上海航天控制技術(shù)研究所，上海200233)摘要：推導(dǎo)一種新的InSAR編隊(duì)衛(wèi)星全零多普勒姿態(tài)導(dǎo)引方法。由從星多普勒中心頻率，給出了偏航角和俯仰角的解析表達(dá)式。仿真結(jié)果表明：理論上該法在距離向上可使SAR天線中心完全指向零多普勒線。關(guān)鍵詞：InSAR編隊(duì)；合成孔徑雷達(dá)；多普勒中心頻率；姿態(tài)導(dǎo)引中圖分類號(hào)：V448．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ATotalZe
2、roDooplerSteeringforSatellitesinInSARFormationHUAIChao。WANGWen—yan(ShanghaiAerospaceControlTechnologyInstitute，Shanghai200233，China)Abstract：AnewtotalzeroDopplersteeringwasderivedinthispaper．Theanalyticexpressionsofyawangleandpitchangleweregivenoutaccordingtothe
3、Dopplercentroidfrequencyoftheslavesatellite．ThesimulationresultsshowedthatthecenterofSARantennacouldbepointedtozeroDopplerlinecompletelybyusingthismethodintheory．Keywords：InSARformation；Syntheticapertureradar；Dopplercentroidfrequency；Attitudesteering0引言SAR衛(wèi)星的多普勒
4、特性是決定雷達(dá)方位向性能的主要因素，直接影響雷達(dá)方位向分辨率、PRF的選擇。多普勒中心頻率不準(zhǔn)確將降低信噪比，增加方位模糊度，出現(xiàn)輸出圖像位置偏移，影響圖像的定位。在星載SAR中，由于地球曲率及自轉(zhuǎn)的存在，導(dǎo)致多普勒中心偏移，典型的偏移值遠(yuǎn)高于系統(tǒng)脈沖重復(fù)頻率口]。除采用雜波鎖定等直接估計(jì)回波信號(hào)多普勒中心的方法解決多普勒中心偏移外，還可在數(shù)據(jù)階段進(jìn)行獲取處理，偏航導(dǎo)引等導(dǎo)引方法即基于此思路。通過對(duì)衛(wèi)星合理的姿態(tài)導(dǎo)引，降低多普勒中心頻率，簡(jiǎn)化后期圖像處理過程。單星SAR姿態(tài)導(dǎo)引角的推導(dǎo)均由衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的多普勒歷程出發(fā)，
5、得出回波信號(hào)中回波延遲產(chǎn)生的相位關(guān)系，進(jìn)而推導(dǎo)多普勒中心頻率的公式[2]。此公式是衛(wèi)星和地面目標(biāo)相對(duì)位置、速度關(guān)系的函數(shù)，而衛(wèi)星的相對(duì)位置、速度關(guān)系則隱含了衛(wèi)星的姿收稿日期：2013-Ol一09；修回日期；2013-03-15作者簡(jiǎn)介：槐超(1988一)，男，碩士生，主要研究方向?yàn)榫庩?duì)飛行控制、衛(wèi)星姿態(tài)控制。態(tài)角信息。通過分析公式，找出合理的姿態(tài)角，降低多普勒中心頻率。文獻(xiàn)[3—4]對(duì)降低多普勒中心的導(dǎo)引方式進(jìn)行了研究，分別提出偏航導(dǎo)引和二維導(dǎo)引方式，并在衛(wèi)星工程中應(yīng)用，但此兩種方法均未能準(zhǔn)確分析全零多普勒產(chǎn)生的原因，
6、因此無法實(shí)現(xiàn)理論上的全零多普勒導(dǎo)引，當(dāng)未來的衛(wèi)星成像質(zhì)量的要求越來越高時(shí)，其應(yīng)用可能會(huì)受局限。InSAR編隊(duì)是由數(shù)顆SAR衛(wèi)星組成的衛(wèi)星編隊(duì)系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，主從星間保持一定的空間構(gòu)形，形成合理的測(cè)量基線，協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)單星SAR系統(tǒng)難以完成的地形高程測(cè)量、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)等任務(wù)。對(duì)雙星InSAR編隊(duì)，主星發(fā)射電磁波、主從星同時(shí)接收電磁波。主星信號(hào)的多普勒歷程與傳統(tǒng)單星SAR相同，因此多普勒中心頻率的計(jì)算公式也將相同，可用傳統(tǒng)的姿態(tài)導(dǎo)引方法。但對(duì)從星，接收到的是由主星發(fā)射、經(jīng)地面目標(biāo)點(diǎn)反射回從星的信號(hào)，多普勒歷程發(fā)生了變化，相應(yīng)
7、的多普勒中心頻率的計(jì)算公式也有變化。在此狀況下，原姿態(tài)導(dǎo)引方法對(duì)從星的適用性亟待論證，但相關(guān)研究較少。本文對(duì)InSAR編隊(duì)衛(wèi)星全零多普勒姿態(tài)導(dǎo)引進(jìn)行了研究。第31卷2014年第6期槐超，等：InSAR編隊(duì)衛(wèi)星全零多普勒姿態(tài)導(dǎo)引研究1InSAR從星多普勒中心頻率1．1從星多普勒中心頻率如圖1所示：S。為主星，Sz為從星，T為地面目標(biāo)。S，發(fā)射的電磁波經(jīng)T反射到S：。設(shè)R。．(￡)，Rs。(￡)為衛(wèi)星位置矢量；Rr(￡)為地面目標(biāo)隨時(shí)間t變化的位置矢量，則雷達(dá)與地面目標(biāo)的斜距R。(￡)=Rs．(￡)一RT(￡)．(1)式中
8、：i一1，2，分別代表主星和從星。圖1雙星編隊(duì)工作模式Fig．1OperationmodeofInSARformation分析SAR回波信號(hào)相位歷程時(shí)，對(duì)一個(gè)孔徑時(shí)間內(nèi)的信號(hào)，令波束中心照射目標(biāo)的時(shí)刻t一0，則有R。(￡)一Ri+Vit+0．5aft2．(2)式中：R。，n，口。分別為t一0時(shí)兩顆衛(wèi)星與地面目標(biāo)的相對(duì)距離、速度和加
