高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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

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
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
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 & Information Technology, 2019, 41(4): 763-769. doi: 10.11999/JEIT180643
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 & Information Technology, 2019, 41(4): 763-769. doi: 10.11999/JEIT180643

一种新的GEOSAR快速零多普勒中心二维姿态导引方法

doi: 10.11999/JEIT180643
基金项目: 国家自然科学基金(61601022),航天五院杰出青年人才基金
详细信息
    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SAR 3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

  • 中图分类号: TN957

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

Funds: The National Natural Science Foundation of China(61601022), Outstanding Young Personnel Fund of the Fifth Academy of Aerospace
  • 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。

  • 图  1  星地几何模型示意图

    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

    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

    图  4  针对不同入射角,GEOSAR卫星需要补偿的俯仰角和滚动角

    图  5  不同导引方式下GEOSAR的姿态角变化速率

    图  6  不同轨道高度下两种姿态导引方式的“总导引角”对比

    表  1  各轨高SAR卫星仿真参数

    参数名称LEOSARMEOSARGEOSAR
    轨道高度 (km)5141200035792
    轨道倾角(°)97.424030
    轨道偏心率0.0030.0030.003
    入射角(°)454545
    近地点幅角(°)909090
    升交点赤经(°)000
    地球模型WSG84WSG84WSG84
    系统波长(m)0.0310.0310.031
    下载: 导出CSV

    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)
    0.0112512.7
    0.0262.56.3
    0.0342.74.2
    下载: 导出CSV
  • 张薇, 杨思全, 范一大, 等. 高轨SAR卫星在综合减灾中的应用潜力和工作模式需求[J]. 航天器工程, 2017, 26(1): 127–131 doi: 10.3969/j.issn.1673–8748.2017.01.018

    ZHANG Wei, YANG Siquan, FAN Yida, et al. Application potential and working mode requirements of GEO SAR satellite for comprehensive disaster reduction[J]. Spacecraft Engineering, 2017, 26(1): 127–131 doi: 10.3969/j.issn.1673–8748.2017.01.018
    WEI Guo, JIE Chen, WEI Liu, et al. Time-variant TEC estimation with fully polarimetric GEO-SAR data[J]. Electronics Letters, 2017, 53(24): 1606–1608 doi: 10.1049/el.2017.3297
    梁建, 张润宁. GEO-LEO双站视频SAR系统若干问题研究[J]. 现代雷达, 2017, 39(3): 17–20 doi: 10.16592/j.cnki.1004-7859.2017.03.004

    LIANG JIan, and ZHANG Run Ning. A Study on key technologies of spaceborne video SAR system based on GEO-LEO bistatic model[J]. Modern Radar, 2017, 39(3): 17–20 doi: 10.16592/j.cnki.1004-7859.2017.03.004
    Li Dexin, MARC R C, PAU P I, et al. Reverse back projection algorithm for the accurate generation of SAR raw data of natural scenes[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2017, 14(11): 2072–2076 doi: 10.1109/LGRS.2017.2751460
    CHEN Jianlai, SUN Guangcai, MENG Daoxing, et al. A parameter optimization model for geosynchronous SAR sensor in aspects of signal bandwidth and integration time[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2016, 13(9): 1374–1378 doi: 10.1109/LGRS.2016.2587318
    ZHENG Lifang, ZHANG Shunsheng, and ZHANG Xiangqian. A novel strategy of 3D imaging on GEO SAR based on multi-baseline syetem[C]. IGARSS, Texas, USA, 2017: 1724–1727.
    TOMIYASU K. Synthetic aperture radar in geosynchronous orbit[C]. IEEE Antennas and Propagation Symposium, Maryland, USA, 1978(2): 42–45.
    HU Cheng, LI Yuanhao, DONG Xichao, et al. Accurate three dimensional deformation retrieval in geosynchronous SAR by multi-aperture interferometry processing[C]. Progress In Electromagnetic Research Symposium, Shanghai, China, 2016: 5125–5130.
    王跃锟, 李真芳, 张金强, 等. GEO-LEO双站SAR地面分辨特性及轨道构型分析[J]. 系统工程与电子技术, 2017, 39(5): 996–1001 doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2017.05.07

    WANG Yuekun, LI Zhenfang ZHANG Jinqiang, et al. Ground resolution characteristic and orbital configuration analysis for GEO-LEO BiSAR[J]. Systems Engineering and Electronics, 2017, 39(5): 996–1001 doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2017.05.07
    JORDAN R and RODGERS D. The SEASAT-A synthetic aperture radar system[J]. IEEE Jounal of Oceanic Engineering, 1980, 5(2): 154–164 doi: 10.2514/6.1976-966
    TOMIYASU K and PACELL J L. Synthetic aperture radar imaging from an inclined geosynchronous orbit[J]. IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing, 1983, 21(3): 324–328 doi: 10.1109/TGRS.1983.350561
    RANEY R K. Doppler properties of radars in circular orbits[J]. International Journal of Remote Sensing, 1986, 7(9): 1153–1162 doi: 10.1080/01431168608948916
    FIERDLER H, BOENER E, MITTERMAYER J, et al. Total zero doppler steering: a new method for minimizing the doppler centroid[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2005, 2(2): 141–145 doi: 10.1109/LGRS.2005.844591
    YU Ze, ZHOU Yin, CHEN Jie, et al. A new satellite attitude steering approach for zero Doppler centroid[C]. IET International Radar Conference, Guilin China, 2009: 1–4.
    ZHANG Jiabiao, Yu ZE, and PENG Xiao. A novel antenna beam steering strategy for GEO SAR staring observation[C]. IGARSS, Beijing, China, 2016: 1106–1109.
    TENG Long, XI Chaodong, CHENG Hu, et al. A new method of zero-doppler centroid control in GeoSAR[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2011, 8(3): 512–516 doi: 10.1109/LGRS.2010.2089969
    陈溅来, 杨军, 孙光才, 等. 高轨SAR多普勒中心补偿的二维姿态控制方法[J]. 电子与信息学报, 2014, 36(8): 1972–1977 doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01573

    CHEN Jianlai, YANG Jun, SUN Guangcai, et al. A two-dimensional attitude steering method to compensate doppler centroid in GEO SAR[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2014, 36(8): 1972–1977 doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01573
  • 加载中
图(6) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  2418
  • HTML全文浏览量:  962
  • PDF下载量:  123
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-02
  • 修回日期:  2018-12-17
  • 网络出版日期:  2018-12-29
  • 刊出日期:  2019-04-01

目录

    /

    返回文章
    返回