一种地球同步轨道合成孔径雷达实现覆盖区连续观测方法
【专利摘要】本发明公开了一种地球同步轨道合成孔径雷达实现覆盖区连续观测方法，首先根据待观测区域的经纬度，并结合轨道根数，判断卫星满足观测应用需求的轨道段，在选定的轨道段中，计算卫星到目标区域的距离；则天线波束中心指向目标区域时，目标在天线坐标系下的坐标为坐标A，目标在地心固定坐标系下的坐标为坐标B；然后将坐标A与坐标B转换到同一坐标系下，则坐标A与坐标B的表达式中含有实现波束指向的控制变量；接下来利用坐标A与坐标B在同一坐标系下相等解得所需的控制量。本发明选用的卫星俯仰与横滚相结合的实现方式具有不受限于天线扫描能力且姿态控制角小的特点，可以实现地球同步轨道合成孔径雷达卫星对地面固定目标区域的连续观测。
【专利说明】一种地球同步轨道合成孔径雷达实现覆盖区连续观测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于合成孔径雷达领域，涉及一种地球同步轨道合成孔径雷达实现覆盖区连续观测方法。
【背景技术】
[0002]现有的SAR卫星，轨道通常在500km~800km，由于轨道高度的限制，可覆盖区域小、测绘带窄、重复观测周期长，在很大程度上限制了其应用。例如，目前国际上已有的最宽测绘带宽星载合成孔径雷达Radarsat-1I,在100米分辨率条件下,其测绘带宽度为500km,典型的重复观测周期约为2天左右，对于瞬息万变的战场和突如其来的灾害来说，这样的观测能力难以满足需求。
[0003]为了克服这些弱点，人们提出了一些解决方案，目前最常见的一种设计思路是利用多颗轨道相近的卫星组网，即所谓的“星座”观测。例如，用于地中海地区环境监测的COSMO小卫星星座，是由4颗X波段小型SAR卫星分布在同一轨道内，成90°间隔，其最大重复观测周期为13小时，离实时观测的要求仍然相差很远。由于它仍然是基于低轨卫星，因此这种改进无法从根本上克服上面提到的那些缺陷。
[0004]以汶川地震后各卫星的响应时间为例:汶川大地震发生后I小时内，国家减灾委办公室就紧急启动了国内外卫星数据获取与共享机制。30小时后收到第一景由日本航天局提供的ALOS SAR图像，48小时后收到第二景意大利Cosmo-Skymed雷达图像，52小时后获得我国SAR卫星的观测图像，响应时间远远不能满足灾害应急的需求。表1是这三颗卫星/星座的重访周期和获取SAR图像时间对比。
[0005]表1SAR卫星重访能`力与汶川地震响应时间对比
【权利要求】
1.一种地球同步轨道合成孔径雷达实现覆盖区连续观测方法，其特征在于步骤如下: 1)根据轨道根数、目标区域经纬度、合成孔径雷达参数以及观测任务所需入射角，获取卫星观测轨道段； 2)根据目标区域经纬度，获取目标在地固坐标系下的坐标，记为坐标A;根据坐标A获得卫星至目标区域的距离；根据卫星至目标区域的距离获得目标在天线坐标系下坐标，记为坐标B ； 3)根据轨道根数与合成孔径雷达参数，将坐标A与坐标B变换至同一坐标系下；定义坐标A在新坐标系下表示为A’，坐标B在新坐标系下表示为B’ ； 4)根据波束指向的改变方式，求解方程A’=B’，得到观测任务所需控制变量。
2.根据权利要求1所述的一种地球同步轨道合成孔径雷达实现覆盖区连续观测方法，其特征在于:步骤4)中当波束指向的改变通过天线扫描实现时，令卫星姿态角为O，求解方程A’ =B’获得所需的控制变量，即天线指向角；当波束指向的改变通过卫星姿态调整实现时，令天线指向角为O，求解方程A’ =B’获得所需的控制变量，即卫星姿态角；当需要天线扫描与卫星姿态调整相结合时，根据天线与卫星的实际机动能力，令天线与卫星无机动能力对应方向变量为O，求解方程即可得所需的控制变量；所述的天线扫描包括机械扫描与电扫描。
3.根据权利要求1所述的一种地球同步轨道合成孔径雷达实现覆盖区连续观测方法，其特征在于:步骤3)中所述的同一坐标系采用星体坐标系。
【文档编号】G01S13/90GK103809178SQ201410022733
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】李光廷, 朱雅琳, 李财品, 王旭艳, 赵泓懿, 王伟伟, 黎薇萍, 刘波 申请人:西安空间无线电技术研究所