分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法及系统。本发明专利技术中方法的实现步骤是：(1)几何定标场建设规划，获取高精度控制点、特征点信息；(2)对目标区域进行摄影；(3)SAR图像生产，选取控制点区域；(4)复图像二维插值获取特征点测试值；(5)计算双星SAR斜距偏差；(6)计算时间同步在轨测试结果。本发明专利技术填补了分布式InSAR卫星时间同步指标在轨无法直接测试的技术空白，测试方法适应性好、简单易行、测试精度高。本发明专利技术适用于双星(一发双收)体制或多星(一发多收)体制下的分布式InSAR卫星时间同步在轨测试，两种体制的测试方法、步骤及基本原理相同，本文仅以双星(一发双收)体制为例进行表述。例进行表述。例进行表述。

【技术实现步骤摘要】
分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星总体
，具体地，涉及一种分布式InSAR卫星的在轨测试方法。

技术介绍

[0002]干涉合成孔径雷达(InSAR)是获取高精度地面高程模型(DEM)的重要遥感手段。它利用沿垂直航向分布的两部SAR天线以不同的视角观测同一地区，并将获取的两幅复SAR图像进行干涉处理，求取主副雷达天线相位中心与目标之间的斜距差，进而获得观测区域的DEM。分布式卫星InSAR系统将两部SAR安装在编队飞行的两颗卫星上同时对地观测，它可以克服重复航过InSAR面临的时间去相干及基线精度低等问题，可获取高精度的DEM。受限于InSAR工作原理，搭载在两颗编队飞行卫星上的SAR载荷需实现高精度时间、空间、相位的三同步。
[0003]时间同步是为保证主辅星SAR分系统能以相同的时间节拍协同工作。与光学卫星不同的，SAR卫星并不依靠“反射光线”生成图像，而是通过控制SAR采集回波的起止时刻(即“采样窗”)，来控制录取地面场景的图像位置，SAR卫星这种独特的回波录取方式决定了其成像带的位置仅与卫星与目标点的斜距相关，若双星时间不能同步会造成双星录取图像的地面位置差异，从而导致可生成DSM的观测区域减小，进而影响测绘效率。
[0004]因此如何实现对分布式InSAR卫星时间同步指标的在轨测试，成为分布式InSAR卫星系统设计的重要工作之一。随着星载InSAR技术的飞速发展，分布式InSAR卫星测绘效率要求越来越高，DSM观测带宽的设计裕度越来越紧张，因此如何实现分布式InSAR卫星时间同步指标在轨高精度测量成为亟需重点开展研究的方向。
[0005]公开号为“CN108964821A”专利文献公开了“一种自同步的卫星定位装置及其时间同步的方法”，本专利技术主要解决的是分布式InSAR“卫星”多星之间的时间同步在轨测试方法，而该专利主要解决的是自同步的卫星定位装置及其时间同步的方法，是针对无源卫星定位“地面”设备的,应用方向、适用范围、技术途径上均有明显差异。
[0006]一种集成化的卫星PCM测控与时间同步性能测试系统设计，宇航计测技术，201904。主要差异：本专利主要解决的是分布式InSAR卫星“SAR载荷”的时间同步在轨测试方法，而该论文主要解决的是卫星平台电子系统中“遥控、遥测”时间同步对卫星安全与实用效能影响分析，应用方向、适用范围、技术途径上均有明显差异。
[0007]时间同步误差对星载寄生式InSAR系统干涉相位的影响分析，宇航学报，200702。主要差异：本专利主要解决的是分布式InSAR卫星“通用的”时间同步在轨“测试”方法，而该论文主要论证了“寄生式InSAR系统”时间同步误差的“仿真及影响分析“方法，应用方向、适用范围、技术途径上均有明显差异。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种分布式InSAR卫星时间同步在
轨测试方法及系统。填补了分布式InSAR卫星时间同步指标在轨无法直接测试的技术空白，测试方法适应性好、简单易行、测试精度高。本专利技术适用于双星(一发双收)体制或多星(一发多收)体制下的分布式InSAR卫星时间同步在轨测试，两种体制的测试方法、步骤及基本原理相同，本文仅以双星(一发双收)体制为例进行表述。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法，包括如下步骤：
[0010]几何定标场建设规划步骤：沿卫星飞行方向规划控制点与特征点，测量并记录控制点坐标信息，计算特征点坐标信息；
[0011]特征点测试值获取步骤：通过读取所述控制点坐标信息，计算获得特征点测试值；
[0012]特征点偏差距离获取步骤：通过计算获得所述特征点测试值的距离向偏差；
[0013]双星SAR斜距差计算及距离向偏差修正步骤：通过所述特征点坐标信息计算获得双星SAR斜距差，修正距离向偏差，将距离向偏差折算至斜距偏差；
[0014]时间同步在轨测试结果的计算步骤：时间同步在轨测试结果表示为sinθ，其中T
syn
为时间同步测试结果，ΔR
ref
为所述双星特征点测试值的斜距偏差，c为光速，θ为主星在特征点处的入射角。
[0015]优选地，所述几何定标场建设规划步骤中，根据卫星设计轨道沿卫星飞行方向在同一观测条带内前后布设N组、每组M个高精度角反射器作为控制点，M个角反射器的几何中心作为特征点。
[0016]优选地，所述特征点测试值获取步骤中，安排卫星运控任务，双星单航过同时获取目标区域SAR图像；通过图像判读选取带有控制点的复图像区域，对该处复图像进行二维插值，为保证测试精度选择64
×
64倍的插值模式，并计算每组M个角反射器的二维坐标作为特征点测试值。
[0017]优选地，所述特征点偏差距离获取步骤中，安排卫星运控任务，双星单航过同时获取目标区域SAR图像；通过图像判读选取带有控制点的复图像区域，计算每组M个角反射器的几何中心作为特征点测试值，双星共获取N对特征点测试数据，计算N对特征点测试值的距离向偏差。
[0018]优选地，所述双星SAR斜距差计算及距离向偏差修正步骤中，根据事后高精度轨道数据及所述特征点坐标计算双星SAR在特征点位置的斜距差，修正所述N对特征点测试值的距离向偏差，并根据主星特征点入射角将修正后的距离向偏差折算至斜距偏差。
[0019]根据本专利技术的另一个方面，提供一种分布式InSAR卫星时间同步在轨测试系统，包括如下模块：
[0020]几何定标场建设规划模块：沿卫星飞行方向规划控制点与特征点，测量并记录控制点坐标信息，计算特征点坐标信息；
[0021]特征点测试值获取模块：通过读取所述控制点坐标信息，计算获得特征点测试值；
[0022]特征点偏差距离获取模块：通过计算获得所述特征点测试值的距离向偏差；
[0023]双星SAR斜距差计算及距离向偏差修正模块：通过所述特征点坐标信息计算获得双星SAR斜距差，修正距离向偏差，将距离向偏差折算至斜距偏差；
[0024]时间同步在轨测试结果的计算模块：时间同步在轨测试结果表示为
sinθ，其中T
syn
为时间同步测试结果，ΔR
ref
为所述双星特征点测试值的斜距偏差，c为光速，θ为主星在特征点处的入射角。
[0025]优选地，所述几何定标场建设规划模块中，根据卫星设计轨道沿卫星飞行方向在同一观测条带内前后布设N组、每组M个高精度角反射器作为控制点，M个角反射器的几何中心作为特征点。
[0026]优选地，所述特征点测试值获取模块中，安排卫星运控任务，双星单航过同时获取目标区域SAR图像；通过图像判读选取带有控制点的复图像区域，对该处复图像进行二维插值并计算每组M个角反射器的二维坐标作为特征点测试值。
[0027]优选地，所述特征点偏差距离获取模块中，安排卫星运控任务，双星单航过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法，其特征在于，包括：几何定标场建设规划步骤：沿卫星飞行方向规划控制点与特征点，测量并记录控制点坐标信息，计算特征点坐标信息；特征点测试值获取步骤：通过读取所述控制点坐标信息，计算获得特征点测试值；特征点偏差距离获取步骤：通过计算获得所述特征点测试值的距离向偏差；双星SAR斜距差计算及距离向偏差修正步骤：通过所述特征点坐标信息计算获得双星SAR斜距差，修正距离向偏差，将距离向偏差折算至斜距偏差；时间同步在轨测试结果的计算步骤：时间同步在轨测试结果表示为时间同步在轨测试结果的计算步骤：时间同步在轨测试结果表示为其中T
syn
为时间同步测试结果，ΔR
ref
为所述双星特征点测试值的斜距偏差，c为光速，θ为主星在特征点处的入射角。2.根据权利要求1所述的分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法，其特征在于，所述几何定标场建设规划步骤中，根据卫星设计轨道沿卫星飞行方向在同一观测条带内前后布设N组、每组M个高精度角反射器作为控制点，M个角反射器的几何中心作为特征点。3.根据权利要求2所述的分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法，其特征在于，所述特征点测试值获取步骤中，安排卫星运控任务，双星单航过同时获取目标区域SAR图像；通过图像判读选取带有控制点的复图像区域，对该处复图像进行二维插值并计算每组M个角反射器的二维坐标作为特征点测试值。4.根据权利要求3所述的分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法，其特征在于，所述特征点偏差距离获取步骤中，安排卫星运控任务，双星单航过同时获取目标区域SAR图像；通过图像判读选取带有控制点的复图像区域，计算每组M个角反射器的几何中心作为特征点测试值，双星共获取N对特征点测试数据，计算N对特征点测试值的距离向偏差。5.根据权利要求4所述的分布式InSAR卫星时间同步在轨测试方法，其特征在于，所述双星SAR斜距差计算及距离向偏差修正步骤中，根据事后高精度轨道数据及所述特征点坐标计算双星SAR在特征点位置的斜距差，修正所述N对特征点测试值的距离向偏差，并根据主星特征点入射角将修正后的距离向偏差折算至斜距偏差。6.一种分布式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈筠力，赵迪，侯雨生，陆晴，刘艳阳，吴远波，赵茂华，高俊英，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：