用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法，包括以下内容：(1)卫星配备微波发射天线、激光发射器和星敏感器，其中发射天线和激光发射器具有共同的参考基准，发射天线位于卫星雷达天线前方且指向雷达天线；(2)发射天线向雷达天线发射微波，雷达天线接收并获取发射天线坐标系下微波波束方向，反演获取发射天线坐标系下雷达天线对外发射微波时波束指向；(3)在(2)同时激光发射器发射激光进入星敏感器，由星敏感器获取光束指向和激光发射器在星敏感器坐标系下的位置。本发明专利技术通过星上光学基准和微波电性基准转换，将微波波束指向信息直接转换到卫星星敏感器坐标系下描述，精确获取波束在轨指向信息。

【技术实现步骤摘要】
用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法
本专利技术涉及卫星领域，具体地，涉及一种用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法。
技术介绍
合成孔径雷达是一种主动式的对地观测系统，可安装在飞机、卫星等飞行平台上实施全天时、全天候对地观测。由于其中灾害监测、环境监测、海洋观测和资源勘察等应用方面具有独特的优势，因此越来越受到世界各国的重视。特别是随着近年来航天技术的快速发展，雷达载荷也越来越多的应用到航天对地观测中，相继出现了相控阵形式、抛物面形式等类型的星载微波雷达载荷。对于星载微波雷达载荷而言，其首要的应用是对地观测成像，因此，不论是平板形式星载雷达载荷还是抛物面形式星载雷达载荷，提高其成像性能是其首要目标。而影响星载雷达载荷成像性能的因素包括卫星雷达载荷和平台、地面处理和地面测控系统等多个方面。这些影响因素部分之间存在相互制约关系，部分为相互补充，相互之间存在着较为复杂的关联关系。其中，雷达载荷微波波束指向精度涉及卫星雷达载荷、平台、地面处理等多个方面，是影响雷达成像性能的重要影响因素之一。对于卫星雷达载荷而言，采取相应措施提高其微波波束指向精度，能够显著改善微波波束的方向偏离，增强对预定目标观测的稳定度和能量强度，进而能够极大的提高观测成像性能。虽然为提高星载雷达载荷微波波束指向精度已进行较多的研究和工程实施方面的尝试，但仍存在着系统原理简化程度较高、工程应用实施较为复杂、受空间环境诸如轨道热环境等影响较大等不足。针对这些应用不足，本专利技术提供了一种用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法，为了从工程实施层面解决已有技术的诸多制约因素和不足。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法，其通过星上光学基准和微波电性基准转换，将微波波束指向信息直接转换到卫星星敏感器坐标系下描述，精确获取了微波波束相对轨道的指向信息。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，卫星配备微波发射天线、激光发射器和星敏感器，其中发射天线和激光发射器具有共同的参考基准，发射天线位于卫星雷达天线前方且指向雷达天线；步骤二，在发射天线上建立坐标系并表征微波辐射方向；步骤三，发射天线向雷达天线发射微波并由雷达天线接收，获取发射天线坐标系下微波波束方向并反演获取发射天线坐标系下雷达天线对外发射微波时的波束指向；步骤四，在发射天线发射微波同时激光发射器发射激光光束进入卫星星敏感器；步骤五，获取在星敏感器所描述的坐标系下的激光光束指向和激光发射器的位置，并根据发射天线和激光发射器共同参考基准，将步骤二所获取的发射天线坐标系下雷达天线对外发射微波时的波束指向转换到星敏感器所描述的坐标系下表征；步骤六，基于星敏感器所描述的坐标系，将通过星敏感器获取的卫星姿态参数、步骤五获取的雷达天线波束指向、星敏感器光轴指向等进行数据融合处理，即可精确获取卫星在轨期间雷达天线对外发射微波时波束指向。优选地，所述发射天线位于雷达天线前方且指向雷达天线。优选地，所述激光发射器与发射天线具有共同的参考基准。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：(1)本方法通过星上光学基准和微波电性基准转换，将微波波束指向信息直接转换到卫星星敏感器坐标系下描述，精确获取了微波波束相对轨道的指向信息，不仅适用于相控阵形式的雷达天线，还能适用于抛物面形式的雷达天线，应用范围广泛，工程应用实施较为简单，受卫星发射振动和空间热环境影响较小；(2)通过发射天线向雷达天线发射微波并被雷达天线接收，提取在此条件下雷达天线所能接收到微波波束的方向，反向提取在相同条件下雷达天线对外发射微波时波束指向信息；(3)发射天线和激光发射器具有共同的参考基准，因此二者受卫星发射振动和轨道热环境的影响也具有同步性，因而在发射天线向雷达天线发射微波时激光发射器发射激光进入星敏感器，可以获得星敏感器所描述坐标系下激光光束指向信息和激光器的位置信息，在前述(2)的基础上通过共同的参考基准，可将雷达天线对外发射微波时波束指向信息转换为星敏感器所描述坐标系下表示；(4)将星上已有的星敏感器设定为卫星在轨运行期间的参照基准，在星敏感器所描述坐标系下既能描述卫星姿态，又能描述雷达天线对外发射微波时波束指向信息。通过星敏感器测量获取的卫星姿态、星敏光轴指向以及雷达天线对外发射微波时波束指向等信息并进行数据融合，可以直接获取雷达天线对外发射微波时波束相对卫星运行轨道的精确指向，极大的提高了波束指向的描述精度，可直接用于微波高性能成像的修正。(5)本方法彻底突破传统的以测量雷达天线机械面指向等效雷达天线对外发射微波时波束指向的局限，直接精确获得星敏感器所描述坐标系下雷达天线对外发射微波的波束指向。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法的原理图。图2为本专利技术用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法的系统构成简图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1和图2所示，本专利技术用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法包括以下步骤：步骤一，卫星6配备微波发射天线4(简称发射天线)、激光发射器3和星敏感器1，其中发射天线和激光发射器具有共同的参考基准，发射天线位于卫星雷达天线2(简称雷达天线)前方且指向雷达天线；步骤二，在发射天线上建立坐标系并表征微波辐射方向；步骤三，发射天线向雷达天线发射微波并由雷达天线接收，获取发射天线坐标系下微波波束方向并反演获取发射天线坐标系下雷达天线对外发射微波时的波束指向；步骤四，在发射天线发射微波同时激光发射器发射激光光束进入卫星星敏感器；步骤五，获取在星敏感器所描述的坐标系下的激光光束指向和激光发射器的位置，并根据发射天线和激光发射器共同参考基准，并将步骤二所获取的发射天线坐标系下雷达天线对外发射微波时的波束指向转换到星敏感器所描述的坐标系下表征；步骤六，基于星敏感器所描述的坐标系，将通过星敏感器获取的卫星姿态参数、步骤五获取的雷达天线波束指向、星敏感器光轴5指向等进行数据融合处理，即可精确获取卫星在轨期间雷达天线对外发射微波时波束指向。激光发射器与微波波束接收天线具有共同的参考基准，因而二者受卫星发射振动和轨道热环境的影响也具有同步性，因而在发射天线向雷达天线发射微波时激光发射器发射激光进入星敏感器，可以获得星敏感器所描述坐标系下激光光束指向信息，在获取雷达天线对外发射微波时波束指向信息基础上可转换为星敏感器所描述坐标系下雷达天线对外发射微波时波束指向信息；精确获取了微波波束相对轨道的指向信息，这也即是“星上光学基准和微波电性基准转换”的核心。本专利技术通过星上光学基准和微波电性基准转换，将微波波束指向信息直接转换到卫星星敏感器坐标系下描述，精确获取了微波波束相对轨道的指向信息，对于大幅提高雷达天线在轨成像性能具有显著意义。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，卫星配备微波发射天线、激光发射器和星敏感器，其中发射天线和激光发射器具有共同的参考基准，发射天线位于卫星雷达天线前方且指向雷达天线；步骤二，在发射天线上建立坐标系并表征微波辐射方向；步骤三，发射天线向雷达天线发射微波并由雷达天线接收，获取发射天线坐标系下微波波束方向并反演获取发射天线坐标系下雷达天线对外发射微波时的波束指向；步骤四，在发射天线发射微波同时激光发射器发射激光光束进入卫星星敏感器；步骤五，获取在星敏感器所描述的坐标系下的激光光束指向和激光发射器的位置，并根据发射天线和激光发射器共同参考基准，将步骤二所获取的发射天线坐标系下雷达天线对外发射微波时的波束指向转换到星敏感器所描述的坐标系下表征；步骤六，基于星敏感器所描述的坐标系，将通过星敏感器获取的卫星姿态参数、步骤五获取的雷达天线波束指向、星敏感器光轴指向等进行数据融合处理，即可精确获取卫星在轨期间雷达天线对外发射微波时波束指向。

【技术特征摘要】
1.一种用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，卫星配备微波发射天线、激光发射器和星敏感器，其中发射天线和激光发射器具有共同的参考基准，发射天线位于卫星雷达天线前方且指向雷达天线；步骤二，在发射天线上建立坐标系并表征微波辐射方向；步骤三，发射天线向雷达天线发射微波并由雷达天线接收，获取发射天线坐标系下微波波束方向并反演获取发射天线坐标系下雷达天线对外发射微波时的波束指向；步骤四，在发射天线发射微波同时激光发射器发射激光光束进入卫星星敏感器；步骤五，获取在星敏感器所描述的坐标系下的激光光束指向和激光发射器的位置，并根据发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金军，于广洋，姜岩，薛伶玲，范季夏，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31