一种新的GEOSAR快速零多普勒中心二维姿态导引方法

赵秉吉; 张庆君; 戴超; 刘立平; 唐治华; 舒卫平; 倪崇

doi:10.11999/JEIT180643

引用本文: 赵秉吉, 张庆君, 戴超, 刘立平, 唐治华, 舒卫平, 倪崇. 一种新的GEOSAR快速零多普勒中心二维姿态导引方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(4): 763-769. doi: 10.11999/JEIT180643 shu

Citation: Bingji ZHAO, Qingjun ZHANG, Chao DAI, Liping LIU, Zhihua TANG, Weiping SHU, Chong NI. A New Prompt 2-D Attitude Steering Approach for Zero Doppler Centroid of GEOsynchronous SAR[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2019, 41(4): 763-769. doi: 10.11999/JEIT180643 shu

一种新的GEOSAR快速零多普勒中心二维姿态导引方法

北京空间飞行器总体设计部北京 100094

作者简介: 赵秉吉: 男，1985年生，博士，高级工程师，研究方向为GEOSAR卫星总体设计、星载SAR3维成像技术和高分辨率低轨星载SAR系统设计技术;
张庆君: 男，1969年生，研究员，博士生导师，卫星总指挥/总设计师，研究方向为卫星总体设计技术;
戴超: 男，1971年生，高级工程师，卫星副总指挥，研究方向为卫星总体设计技术;
刘立平: 男，1967年生，研究员，卫星副总设计师，研究方向为卫星总体设计技术;
唐治华: 男，1971年生，研究员，卫星副总设计师，研究方向为微波遥感卫星总体设计技术;
舒卫平: 男，1977年生，高级工程师，卫星总体主任设计师，研究方向为GEOSAR卫星总体设计技术;
倪崇: 男，1983年生，高级工程师，卫星总体副主任设计师，研究方向为GEOSAR卫星总体设计技术

通讯作者: 赵秉吉,zachary_zbj@163.com

摘要: 该文针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)提出一种新的2维俯仰–滚动姿态导引方法，可有效解决传统2维偏航导引方法用于GEOSAR时大偏航角的问题，更适用于具有大功率、大天线和大转动惯量的GEOSAR卫星。该方法应用于GEOSAR卫星时，不需调整偏航角，仅通过调整不超过±8°的俯仰角和滚动角，即可实现正侧视。相较于传统导引方法，该方法将卫星机动角度和时间减小至1/10左右，可大幅降低GEOSAR工程实施难度。该方法应用于不同轨道高度的SAR卫星时，均可实现残留多普勒中心值为0，具有普适性。此外，针对不同轨道高度SAR卫星，该文提出了姿态导引方法选择的参考依据。

关键词:

English

A New Prompt 2-D Attitude Steering Approach for Zero Doppler Centroid of GEOsynchronous SAR

Beijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing 100094, China

Corresponding author: Bingji ZHAO,zachary_zbj@163.com

Received Date: 2018-07-02
Accepted Date: 2018-12-17
Available Online: 2019-04-01

Abstract: A new prompt 2-D attitude steering approach for zero Doppler centroid of GEOsynchronous SAR (GEOSAR) is proposed. Large yaw angle of GEOSAR in traditional 2-D yaw steering condition can be solved by this method. It is suited to the large satellite such as GEOSAR. The GEOSAR can achieve broadside imaging when this method is applied. Compared to the traditional attitude steering approach, the steering angle and time are just 1/10 of it, and the developing difficulty of GEOSAR becomes lower through this new method. This approach is propitious to GEOSAR. When it is employed to SAR satellites with different altitudes, the residual Doppler centroid is accurate zero in all the conditions. Besides, an attitude selection reference standard is illustrated for different altitude orbital satellites.

Key words:

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图 1 星地几何模型示意图

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图 2 传统2维偏航导引技术应用于不同轨道SAR卫星效果对比

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图 3 新2维俯仰滚动姿态导引方法应用于不同轨高SAR卫星效果对比

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图 4 针对不同入射角，GEOSAR卫星需要补偿的俯仰角和滚动角

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图 5 不同导引方式下GEOSAR的姿态角变化速率

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图 6 不同轨道高度下两种姿态导引方式的“总导引角”对比

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表 1 各轨高SAR卫星仿真参数

参数名称	LEOSAR	MEOSAR	GEOSAR
轨道高度 (km)	514	12000	35792
轨道倾角(°)	97.42	40	30
轨道偏心率	0.003	0.003	0.003
入射角(°)	45	45	45
近地点幅角(°)	90	90	90
升交点赤经(°)	0	0	0
地球模型	WSG84	WSG84	WSG84
系统波长(m)	0.031	0.031	0.031

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表 2 GEOSAR从待机状态启动至正侧视成像状态的耗时对比

姿控角速率(°/s)	2维偏航导引(min)	2维俯仰-滚动导引(min)
0.01	125	12.7
0.02	62.5	6.3
0.03	42.7	4.2

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图(6)表(2)

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

一种新的GEOSAR快速零多普勒中心二维姿态导引方法

通讯作者: 赵秉吉,zachary_zbj@163.com

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A New Prompt 2-D Attitude Steering Approach for Zero Doppler Centroid of GEOsynchronous SAR

Corresponding author: Bingji ZHAO,zachary_zbj@163.com

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