本发明专利技术提供一种雷达天线在轨波束指向预测的方法、系统和介质，包括：获取卫星地面试验期间的热载荷状态、雷达天线阵面法线指向及星敏光轴指向在内的试验数据；根据地面试验数据建立多层神经网络；卫星入轨后，在其利用地面定标场开展雷达系统外定标期间，记录开展外定标时刻的在轨热载荷状态、雷达天线波束指向信息和星敏观测结果；利用前述多层神经网络和外定标期间在轨热载荷状态，预测雷达天线阵面法线指向和星敏光轴指向；利用雷达天线波束指向信息、星敏观测结果及预测的阵面法线指向和星敏光轴指向，对前述多层神经网络进行修正；当卫星运行至其他位置时，根据该位置卫星在轨热载荷状态，利用修正的神经网络预测该时刻雷达天线波束指向。天线波束指向。天线波束指向。
【技术实现步骤摘要】
一种雷达天线在轨波束指向预测的方法、系统和介质
[0001]本专利技术涉及航天卫星
，涉及一种基于地面试验和在轨外定标建立的修正多层神经网络，用于预测卫星在轨长期运行期间预测相控阵雷达天线波束指向的方法，具体地，涉及一种卫星相控阵雷达天线在轨波束指向预测的方法，尤其涉及一种雷达天线在轨波束指向预测的方法、系统和介质。
技术介绍
[0002]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。近年来，随着航天技术的快速发展，合成孔径雷达越来越多的应用到航天对地观测中，其中以平板相控阵形式的星载雷达天线的应用最为广泛。其基本工作原理都是通过向预定目标发射定向微波并接收回波以实现对该预定目标成像，因而，提高天线所发射的微波波束指向的精确性，可显著减小波束指向与预期指向的偏差角，增强对预定目标的辐射强度，以提高观测成像性能。在实际工程应用中，通常是将雷达天线所发射的微波波束指向定义为卫星飞行基准下的微波波束指向，由于卫星使用星敏感器作为姿态测量和控制敏感器以测量卫星所处的位置及在空间中的姿态情况，因此，对于雷达卫星而言，雷达天线所发射的微波波束指向信息最终可描述为在卫星星敏感器坐标系下雷达天线微波波束指向矢量。
[0003]由于现有的相控阵雷达天线，随卫星入轨后均需通过展开机构进行展开，以拼接形成完整的天线。在这个过程中，卫星发射阶段的振动环境、展开机构和轨道热环境等都将对雷达天线的微波波束指向产生影响，导致雷达天线在轨波束指向与地面测试所获取的波束指向之间产生偏差，进而影响雷达天线在轨期间的实际性能。众所周知，采用大型相控阵形式天线的雷达卫星，入轨后均需通过展开机构对雷达天线进行展开，以拼接形成完整的天线。在这个过程中，卫星发射阶段的振动环境、展开机构的展开精度和轨道热环境等，都将对雷达天线的形位精度产生影响，进而对雷达天线的波束指向产生影响。
[0004]对于如何获取雷达天线在轨波束指向信息，现有的研究和工程实践主要方法是以控制天线的型位精度为基础，尽可能减小前述发射过程及在轨环境对对雷达天线机械性能的影响，通常采用地面试验获取的波束指向近似代替在轨条件下的波束指向或采用卫星搭载测量设备的方法进行波束在轨测量。
[0005]如公开号为CN108152787B的专利技术专利，公开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。该专利属于在轨测量获取波束指向的方法，与本专利技术利用地面试验数据和在轨运行进行外定标期间获取热载荷以及波束指向后，通过多层神经网络的方法预测卫星运行在
其他位置的波束指向的方法有本质不同。
[0006]公开号为CN105526879A的专利技术专利，公开了一种基于光纤光栅的卫星大阵面天线变形在轨测量系统及方法，包括依次通过传导光纤连接的光波发生器、传导光纤、多个光栅测点、光波解调器、信息处理器；光波发生器包括主光源和分光器，用于提供多路传导光纤所需的光波；多个光栅测点被布置于卫星大阵面天线形面上，用于形成传感网络；光波解调器，用于对收集的光波进行解调，从而得到各个光栅测点的应变和温度；信息处理器，用于对各个光栅测点的应变和温度进行计算，并得到天线阵面形面变形参数。该专利中主要通过各个光栅测点的应变和温度进行计算，并得到天线阵面形面变形参数，与本专利技术利用地面试验数据和在轨运行进行外定标期间获取热载荷以及波束指向后，通过多层神经网络的方法预测卫星运行在其他位置的波束指向的方法有本质区别。
[0007]公开号为CN105444669B的专利技术专利，公开了一种用于大型平面指向变化的测量系统及测量方法，包括线型激光发射器、一维PSD测点、测量控制器以及信息处理器；所述信息处理器与测量控制器数据连接，所述测量控制器与线型激光发射器控制连接，所述一维PSD测点为多个，其中每一个一维PSD测点处均设有一维PSD传感器，所述线型激光发射器输出的光线传输至一维PSD传感器，所述一维PSD传感器与测量控制器数据连接；多个所述一维PSD测点布置于大型平面上。同时提供了上述测量系统的测量方法。该专利中主要通过若干个测点的实测数据拟合平面，进而得到平面的变化情况，与本专利技术利用地面试验数据和在轨运行进行外定标期间获取热载荷以及波束指向后，通过多层神经网络的方法预测卫星运行在其他位置的波束指向的方法有本质区别。
技术实现思路
[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种雷达天线在轨波束指向预测的方法、系统和介质。
[0009]根据本专利技术提供的一种雷达天线在轨波束指向预测的方法、系统和介质，所述方案如下：
[0010]第一方面，提供了一种雷达天线在轨波束指向预测的方法，所述方法包括：
[0011]步骤S1：地面试验时获取卫星的试验热载荷状态、相控阵雷达天线阵面法线指向及星敏光轴指向在内的地面试验数据；
[0012]步骤S2：根据所述地面试验数据建立多层神经网络；
[0013]步骤S3：卫星发射入轨后，在其利用地面定标场开展雷达系统外定标期间，同步记录开展外定标时刻的卫星在轨热载荷状态、相控阵雷达天线波束指向信息和星敏观测结果；
[0014]步骤S4：利用地面试验结果所获取的多层神经网络和外定标期间获取的热载荷状态，预测外定标期间相控阵雷达天线阵面法线指向和星敏光轴指向；
[0015]步骤S5：利用外定标期间获取的相控阵雷达天线波束指向信息、星敏观测结果及预测的相控阵雷达天线阵面法线指向和星敏光轴指向，对所述多层神经网络进行修正；
[0016]步骤S6：当卫星运行至其他位置时，根据卫星所处的热载荷状态，利用修正的多层神经网络预测卫星位于该位置时的相控阵雷达天线波束指向。
[0017]优选地，所述雷达天线阵面法线指向为相控阵雷达天线阵面外法线矢量在整星机
械基准坐标系下的描述，所述星敏光轴指向为星敏感器光轴矢量在机械基准坐标系下的夹角描述。
[0018]优选地，利用地面试验数据建立的多层神经网络是以试验热载荷状态为输入，相控阵雷达天线法线指向和星敏光轴指向为输出；入轨初期雷达系统外定标期间获取的是外定标时刻的在轨热载荷状态、相控阵雷达天线波束指向信息和星敏观测结果。
[0019]优选地，将步骤S4中预测获得的相控阵雷达天线阵面法线指向和星敏光轴指向，与雷达天线波束指向信息、星敏观测结果之间分别获取偏差值，并分别叠加至多层神经网络上，以对该多层神经网络进行修正。
[0020]第二方面，提供了一种雷达天线在轨波束指向预测的系统，所述系统包括：
[0021]模块M1：地面试本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种雷达天线在轨波束指向预测的方法，其特征在于，包括：步骤S1：地面试验时获取卫星的试验热载荷状态、相控阵雷达天线阵面法线指向及星敏光轴指向在内的地面试验数据；步骤S2：根据所述地面试验数据建立多层神经网络；步骤S3：卫星发射入轨后，在其利用地面定标场开展雷达系统外定标期间，同步记录开展外定标时刻的卫星在轨热载荷状态、相控阵雷达天线波束指向信息和星敏观测结果；步骤S4：利用地面试验结果所获取的多层神经网络和外定标期间获取的热载荷状态，预测外定标期间相控阵雷达天线阵面法线指向和星敏光轴指向；步骤S5：利用外定标期间获取的相控阵雷达天线波束指向信息、星敏观测结果及预测的相控阵雷达天线阵面法线指向和星敏光轴指向，对所述多层神经网络进行修正；步骤S6：当卫星运行至其他位置时，根据卫星所处的热载荷状态，利用修正的多层神经网络预测卫星位于该位置时的相控阵雷达天线波束指向。2.根据权利要求1所述的雷达天线在轨波束指向预测的方法，其特征在于，所述雷达天线阵面法线指向为相控阵雷达天线阵面外法线矢量在整星机械基准坐标系下的描述，所述星敏光轴指向为星敏感器光轴矢量在机械基准坐标系下的夹角描述。3.根据权利要求1所述的雷达天线在轨波束指向预测的方法，其特征在于，利用地面试验数据建立的多层神经网络是以试验热载荷状态为输入，相控阵雷达天线阵面法线指向和星敏光轴指向为输出；入轨初期雷达系统外定标期间获取的是外定标时的在轨热载荷状态、相控阵雷达天线波束指向信息和星敏观测结果。4.根据权利要求1所述的雷达天线在轨波束指向预测的方法，其特征在于，将步骤S4中预测获得的相控阵雷达天线阵面法线指向和星敏光轴指向，与雷达天线波束指向信息、星敏观测结果之间分别获取偏差值，并分别叠加至多层神经网络上，以对该多层神经网络进行修正。5.一种雷达天线在轨波束指向预测的系统，其特征在于，包括：模块M1：地面试验时...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨金军，陈阳，范季夏，黄金生，于广洋，胡广清，姜岩，周子晨，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。