一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法技术

本发明专利技术提供一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法，属于航天遥感技术领域，在扫描模式成像前，先利用实时的卫星轨道数据，计算卫星照射到目标中心时刻，根据第1子带成像参数计算出扫描模式第1子带的成像时长；将过中心时刻减去开始扫描到成像中心时长，即为起始扫描时刻；根据时间补偿码、PRF分频码和起始扫描时刻，计算得到起始扫描时刻对应的硬件时间计数值，由定时器硬件读取计数值控制扫描模式成像开始时刻。扫描模式成像前在轨计算起始扫描时刻，使目标位于第1子带成像中心，提高重复轨道观测多幅图像的相干性。本发明专利技术在轨计算获得的扫描开始时刻，比指令包上注的扫描成像开始时刻更精确，控制精度可以达到毫秒级。控制精度可以达到毫秒级。控制精度可以达到毫秒级。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法


[0001]本专利技术属于航天遥感
，一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法。

技术介绍

[0002]星载合成孔径雷达（SAR）扫描模式（SCAN或TOPSAR模式）成像可以提供宽测绘带的雷达图像，是实现大面积观测的重要手段。重复轨道干涉成像可以测量目标区域形变，在自然灾害监测等方面有着广阔的应用前景。重轨干涉是通过对同一地区不同时刻获取的图像相位进行干涉处理，要求保证多次航过的轨道范围和瞄准精度。而依靠地面上注指令包的扫描成像开始时刻控制扫描模式成像，由于地面轨道预报与卫星实际运动存在偏差，使得两次成像照射同一目标时，对应的卫星到目标的方位向几何关系不一致，会影响图像相位相干性，导致干涉成像效果不理想。
[0003]依靠地面上注指令包的扫描成像开始时刻控制扫描模式成像，上注指令包中的成像开始时刻是通过预估卫星到达目标照射区域的粗略时间，控制精度较低，仅为秒级。软件计时到达扫描成像开始时刻后，控制SAR定时器输出PRF开始扫描成像，控制精度较低。
[0004]同时，重复轨道干涉成像要求卫星两次观测同一目标点时，对应的方位向角度尽可能接近，以保证足够的方位向频谱重叠度。而TOPSAR模式在工作时，卫星一边飞行，天线方位向波束一边沿飞行方向从后向前扫描。完全依靠地面轨道预报时刻来工作，精度较低（一般在0.3秒左右），难以保证两次飞行照射到同一目标时，正好对应相同的方位角。

技术实现思路

[0005]为了提高扫描模式对目标区域成像的瞄准精度，本专利技术提出一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法，能够在扫描模式成像前，利用实时的卫星轨道数据，在轨计算获得扫描开始时刻，比指令包上注的扫描成像开始时刻更精确，控制精度可以达到毫秒级。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法，包括如下步骤：步骤s1，计算卫星照射到目标中心时刻T0；步骤s2，计算扫描模式的第1子带成像时长Td；步骤s3，计算成像开始扫描时刻Tstart，其为以星上时间为基准的绝对时间；步骤s4，计算成像开始扫描时刻Tstart对应的起始扫描时刻硬件时间计数值Nstart，由定时器硬件根据起始扫描时刻硬件时间计数值Nstart控制扫描模式成像开始时刻。
[0007]进一步地，所述步骤s1中，根据指令包中的过中心时刻、雷达控制监测软件在轨计算得到的过中心时刻，计算精度较高的卫星照射到目标中心时刻T0。
[0008]进一步地，所述步骤s2中，根据第1子带成像参数和系统参数计算扫描模式的第1子带成像时长Td；所述第1子带成像参数包括PRF分频码、PRF个数、成像前插定标脉冲数、回波延迟脉冲数，系统参数包括硬件控制脉冲个数和基准频率；
第1子带成像时长Td = (PRF个数 + 成像前插定标脉冲数2 + 回波延迟脉冲数 + 硬件控制脉冲个数2)
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PRF分频码/基准频率。
[0009]进一步地，所述步骤s3中，成像开始扫描时刻Tstart = T0
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Td/2。
[0010]进一步地，所述步骤s4中，根据时间补偿码、PRF分频码计算成像开始扫描时刻Tstart对应的起始扫描时刻硬件时间计数值Nstart：Nstart=（Tstart
‑
Toffset）基准频率其中，Toffset为时间补偿码。
[0011]有益效果：
[0012]（1）本专利技术采用星上在轨计算扫描模式成像开始时刻的方法，实现了高精度的扫描模式成像控制，控制精度可以达到毫秒级，提高了目标瞄准精度，获得了相干性较好的多幅图像应用于干涉测量。
[0013]（2）本专利技术将扫描模式起始扫描时刻绝对时间转换为定时器硬件相对计数值，由定时器硬件根据此计数值输出PRF开始扫描成像，硬件控制比软件控制实时性更好。
[0014]综上所述，本专利技术首次提出并实现了一种基于星上实时轨道预报数据和地面位置坐标的成像开始时刻精确计算方法，并精确控制TOPSAR模式按此时刻开始工作，能够保证照射到同一目标时处于相同的方位角。同时本专利技术在多颗SAR卫星在轨飞行过程中进行了验证。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法的原理示意图；图2为本专利技术的扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法的算法示意图；图3为本专利技术的扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法的实现流程示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本专利技术作具体说明。应该指出，所描述的示例仅仅视为说明的目的，而不是对本专利技术的限制。
[0017]本专利技术在扫描模式成像前，先利用实时的卫星轨道数据，计算卫星照射到目标中心时刻，根据第1子带成像参数和系统参数计算出扫描模式第1子带的成像时长；将过中心时刻减去开始扫描到成像中心的时长，即为起始扫描时刻；根据时间补偿码、PRF分频码和起始扫描时刻，计算得到起始扫描时刻对应的硬件时间计数值，由定时器硬件读取计数值控制扫描模式成像开始时刻。扫描模式成像前在轨计算起始扫描时刻，使目标位于第1子带成像中心，提高重复轨道观测多幅图像的相干性。
[0018]如图1所示，在指令包的成像开始时刻实施本专利技术，先根据扫描成像的时间关系计算得到成像开始扫描时刻Tstart，再根据合成孔径雷达分系统的时间同步关系转换为起始扫描时刻硬件计数值Nstart，由定时器硬件根据起始扫描时刻硬件计数值Nstart控制扫描模式成像开始时刻。图1中，第n子带（n为1、2、
…
）为成像过程中使用第n个距离向波位进行扫描的子观测带，Td为第1子带成像时长，T0为卫星照射到目标中心时刻。
[0019]如图2，图3所示，本专利技术的扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法包括如下步骤：
步骤s1，根据指令包中的过中心时刻、雷达控制监测软件在轨计算得到的过中心时刻，计算精度较高的卫星照射到目标中心时刻T0；雷达控制监测软件依据卫星和目标的几何关系在轨实时计算卫星的过中心时刻，与地面注入指令包中给定的过中心时刻进行比较，根据一定的策略选择精度最高的数据作为后续使用的卫星照射到目标中心时刻T0，选择策略为：以指令包中的过中心时刻为基准，如果软件在轨实时计算的过中心时刻与指令包中的过中心时刻的偏差在容许范围内（1秒），则选择软件在轨实时计算的过中心时刻作为后续使用的T0；否则如果偏差过大，则选择指令包中的过中心时刻作为T0；步骤s2，根据第1子带成像参数和系统参数计算扫描模式的第1子带成像时长Td；所述第1子带成像参数包括PRF分频码、PRF个数、成像前插定标脉冲数、回波延迟脉冲数，系统参数包括硬件控制脉冲个数和基准频率；第1子带成像时长Td = (PRF个数 + 成像前插定标脉冲数2 + 回波延迟脉冲数 + 硬件控制脉冲个数2) *PRF分频码/基准频率；所述PRF个数为成像对应总PRF个数；步骤s3，计算成像开始扫描时刻Tstart，其为以星上时间为基准的绝对时间；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1、计算卫星照射到目标中心时刻T0；步骤s2、计算扫描模式的第1子带成像时长Td；步骤s3、计算成像开始扫描时刻Tstart，其为以星上时间为基准的绝对时间；步骤s4、 计算成像开始扫描时刻Tstart对应的起始扫描时刻硬件时间计数值Nstart，由定时器硬件根据起始扫描时刻硬件时间计数值Nstart控制扫描模式成像开始时刻。2.根据权利要求1所述的一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法，其特征在于，所述步骤s1中，根据指令包中的过中心时刻、雷达控制监测软件在轨计算得到的过中心时刻，计算卫星照射到目标中心时刻T0。3.根据权利要求2所述的一种扫描模式成像开始时刻在轨精确计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据第1子带成像参数和系统参数计算扫描模式的第1子带成像时长Td；所述第1子带成像参数包...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭鹏，宋红军，邓云凯，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：