【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星总体设计，涉及基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法。
技术介绍
1、图像分辨率(包括距离分辨率和方位分辨率)、系统灵敏度(nesz)是sar卫星重要的两项图像指标，这两个指标同时又互相耦合影响。决定系统灵敏度该的因素有若干项，核心因素包括：图像分辨率、辐射峰值功率、天线增益以及卫星对地飞行速度等。系统灵敏度(nesz)和分辨率作为图像应用指标需求，会被最早确定，作为卫星的设计输入。根据该输入需求，在卫星设计之初，首先需要确定两点：第一是sar天线的口径要足够大，能够满足天线增益要求，基于此确保其重量、尺寸等机械包络能符合卫星安装要求；第二是卫星的能源系统(蓄电池、太阳翼面积)可提供足够的功率，能够满足sar载荷的辐射功率要求，同时能源系统重量、尺寸等也能符合卫星安装要求。基于以上综合考虑，才能选择出满足要求的卫星平台、运载火箭，同时满足图像指标要求。
2、低轨sar卫星的对地飞行速度几乎不变，随着轨道逐渐降低，速度时变性逐渐不明显，当轨高降至1500km以下时，速度几乎没有时变性，因此针对任意一个轨道位置展开分析，确定的能源和天线口径包络即可满足全轨要求。
3、对于中高轨道sar卫星，甚至地球同步轨道sar卫星而言，由于其轨道高度高，与低轨sar卫星相比，受地球自转影响明显，因此卫星速度呈现明显的强时变特点，同时具有长合成孔径时间，且每个轨道位置也时变的特点。目前现有的sar天线口径确定方法，都是基于低轨sar卫星，该类卫星对地速度时变性弱，即速度几乎不变，不需要针对全部轨
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法，满足中高轨道sar卫星速度时变性特点，针对全轨展开遍历式分析，确保能源和天线口径能满足所有轨位，并保证该类sar卫星的图像分辨率和系统灵敏度这两项图像指标。
2、本专利技术解决技术的方案是：基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法，包括以下步骤：
3、步骤一、根据sar卫星的轨道六根数，计算卫星对地相对飞行速度；
4、步骤二、根据sar卫星的图像分辨率和系统灵敏度指标要求，利用sar系统的系统灵敏度计算方法和合成孔径时间计算方法，推导得到sar天线增益的计算表达式；
5、步骤三、将随着轨道位置变化的卫星对地相对飞行速度代入sar天线增益的计算表达式，得到全轨道位置所需要的sar天线增益大小，再根据sar天线增益计算全轨道位置所需要的sar天线面积，进而得到所需天线口径尺寸；
6、步骤四、按照计算得到的sar天线口径尺寸，再次计算全轨道位置和全波位的系统灵敏度，若全轨道位置和全波位不都满足系统灵敏度指标，重复步骤一～步骤四的计算过程，直到全轨道位置和全波位都满足系统灵敏度指标。
7、进一步的，计算卫星对地相对飞行速度如下：
8、
9、其中，vses为卫星对地相对飞行速度，rs是卫星到地心的距离，ωs是卫星瞬时角速度，θi是轨道倾角，f是真近心角，w是卫星轨道近地点幅角，e是轨道偏心率，a是轨道半长轴，μ为引力常数。
10、进一步的，sar天线增益的计算表达式如下：
11、
12、其中，g为sar天线增益，r是雷达和目标的距离，ls是系统损耗因子，k表示波尔兹曼常数，t0是系统绝对温度，bn是接收系统等效带宽，br为系统发射带宽，fn是系统噪声系数，θr是波束斜视角，nesz为系统灵敏度，pt是雷达发射机的峰值辐射功率，λ是载波波长，ρgr是距离分辨率，prf是脉冲重复频率，tr是信号脉冲时宽，ρa是方位分辨率，tsar为合成孔径时间。
13、进一步的，计算全轨道位置所需要的sar天线面积如下：
14、
15、其中，ae是sar天线面积，η是天线效率。
16、基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定系统，包括对地相对飞行速度计算模块、sar天线增益确定模块、天线口径计算模块、系统灵敏度核验模块；
17、对地相对飞行速度计算模块，用于根据sar卫星的轨道六根数，计算卫星对地相对飞行速度；
18、sar天线增益确定模块，用于根据sar卫星的图像分辨率和系统灵敏度指标要求，利用sar系统的系统灵敏度计算方法和合成孔径时间计算方法，推导得到sar天线增益的计算表达式；
19、天线口径计算模块，用于将随着轨道位置变化的卫星对地相对飞行速度代入sar天线增益确定模块，得到全轨道位置所需要的sar天线增益大小，再根据sar天线增益计算全轨道位置所需要的sar天线面积，进而得到所需天线口径尺寸；
20、系统灵敏度核验模块，用于按照计算得到的sar天线口径尺寸，再次计算全轨道位置和全波位的系统灵敏度，若全轨道位置和全波位不都满足系统灵敏度指标，重新调用sar天线增益确定模块、sar天线增益确定模块和天线口径计算模块进行口径计算，直到全轨道位置和全波位都满足系统灵敏度指标。
21、一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现所述基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法的步骤。
22、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时实现所述基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法的步骤。
23、一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法的步骤。
24、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
25、本专利技术提出的基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法，主要针对中高轨sar卫星，具有对地速度时变性强的特点，确定的sar天线口径可以满足全轨道周期的sar天线增益要求，最终满足卫星图像分辨率和系统灵敏度指标要求。
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1.基于全轨遍历分析的中高轨SAR卫星天线口径确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于全轨遍历分析的中高轨SAR卫星天线口径确定方法，其特征在于，计算卫星对地相对飞行速度如下：
3.根据权利要求2所述的基于全轨遍历分析的中高轨SAR卫星天线口径确定方法，其特征在于，SAR天线增益的计算表达式如下：
4.根据权利要求3所述的基于全轨遍历分析的中高轨SAR卫星天线口径确定方法，其特征在于，计算全轨道位置所需要的SAR天线面积如下：
5.基于权利要求1～4任一项所述方法的基于全轨遍历分析的中高轨SAR卫星天线口径确定系统，其特征在于，包括对地相对飞行速度计算模块、SAR天线增益确定模块、天线口径计算模块、系统灵敏度核验模块；
6.一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～权利要求4任一所述方法的步骤。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，
8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～权利要求4任一所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法，其特征在于，计算卫星对地相对飞行速度如下：
3.根据权利要求2所述的基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法，其特征在于，sar天线增益的计算表达式如下：
4.根据权利要求3所述的基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定方法，其特征在于，计算全轨道位置所需要的sar天线面积如下：
5.基于权利要求1～4任一项所述方法的基于全轨遍历分析的中高轨sar卫星天线口径确定系统，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵秉吉，邢健，王涛，刘亚利，李晓云，赵月凤，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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