【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及星载合成孔径雷达，尤其涉及一种基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载sar波束指向标校方法。
技术介绍
1、sar波束指向是指sar天线随着卫星星体在轨道上对地成像时所指向地面的空间指向。对于星载sar而言，天线与卫星本体固连在一起，两者之间的安装角度直接决定了成像时的波束指向，安装偏差直接引入了波束指向偏差。与此同时，卫星发射、天线在轨展开等过程中应力、在轨飞行时空间温度等变化将导致天线展开机构、天线阵面、星敏感器等仪器产生力热形变，从而使得sar天线在轨实际波束指向与理论值存在一定偏差，无法精确瞄准地面目标以及获得准确的sar图像成像参数。为此，在卫星发射前、发射后，必须开展波束指向的标校工作，获取波束指向偏差并进行补偿，从而使得卫星精确瞄准目标、并获得质量良好的sar图像，使得用户瞄得准目标、看得清目标。
2、sar天线波束指向通常用距离向和方位向两个角度来表示，沿卫星飞行方向为方位向，垂直卫星飞行方向为距离向。波束指向标校就是在卫星研制、发射初期和运行一定阶段时，通过不同手段标定波束指向偏差，并对其进行补偿。目前针对星载sar波束指向标校的研究主要集中在利用在轨后图像参数估计波束指向偏差，以及通过卫星二维姿态导引技术消除地球自转引起的多普勒中心偏移，未充分考虑卫星总装集成阶段天线安装角度偏差、卫星发射后空间环境变化带来的波束指向偏差对sar图像质量的影响。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种的基于天线
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载sar波束指向标校方法，包括以下步骤：
3、步骤s1、卫星发射前，基于星敏感器基准镜和sar天线基准镜的角度关系，计算天线装星所带来的波束指向偏差；
4、步骤s2、将所述天线装星所带来的波束指向偏差装载至卫星姿态控制分系统，粗补偿sar天线波束指向偏差；
5、步骤s3、卫星发射后，基于距离向差波束热带雨林地区成像结果，根据距离向差波束天线方向图零陷深度，获得在轨空间环境变化引入的距离向波束指向偏差，并装载至所述卫星姿态控制分系统，精补偿sar天线距离向波束指向偏差；
6、步骤s4、在卫星发射后，基于方位向差波束热带雨林地区成像结果，根据方位向含波束指向偏差的差波束图像积累特性，获得在轨空间环境变化引入的方位向波束指向偏差，并装载至所述卫星姿态控制分系统，精补偿sar天线方位向波束指向偏差；
7、步骤s5、卫星按标校周期执行所述步骤s3至所述步骤s4，进行sar天线距离向波束指向偏差和sar天线方位向波束指向偏差的精补偿。
8、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s5中，所述标校周期为1～2年。
9、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s1中，具体包括：
10、步骤s11、在卫星总装集成阶段，以所述sar天线基准镜为卫星安装精度测量的主基准，测量获得所述星敏感器基准镜和所述sar天线基准镜的角度为σxz、σyz、σzz；
11、步骤s12、建立sar天线装星后天线波束法向在卫星本体坐标系的几何投影关系；
12、步骤s13、计算sar天线装星所带来的方位向波束指向偏差αg和距离向波束指向偏差βg：
13、根据sar天线波束法向在卫星本体坐标系中的投影关系，确定sar天线装星所带来的方位向波束指向偏差αg和距离向波束指向偏差βg与星敏感器和sar天线基准镜三轴角度的解算关系为：
14、
15、根据地面安装经验和上式，选择距离向波束指向偏差和方位向波束指向偏差的初始值，采用最小二乘法解算得到方位向波束指向偏差αg和距离向波束指向偏差βg；
16、步骤s14、调整卫星与sar天线安装接口处的角度关系，直至满足αg≤1°且βg≤1°。
17、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s2中，通过修正sar天线坐标系至轨道坐标系的转换矩阵，进行粗补偿，具体包括：
18、步骤s21、计算所述sar天线坐标系到所述轨道坐标系的修正转换矩阵，表示为
19、
20、其中，sto为按照二维偏航导引理论计算的所述sar天线坐标系到所述轨道坐标系的理想姿态矩阵，为根据所述sar天线装星所带来的方位向波束指向偏差αg和距离向波束指向偏差βg获得的所述理想姿态矩阵对应的修正矩阵，表示为
21、
22、其中，α和β分别为通过地面精测或者在轨估计获得的方位向波束指向偏差和距离向波束指向偏差，通过地面精测获得的方位向波束指向偏差和距离向波束指向偏差分别为αg和βg，通过在轨估计获得的方位向波束指向偏差和距离向波束指向偏差分别为αf和βf，且α和β均满足不大于1°；roll、pitch和yaw分别为卫星的滚动角、俯仰角和偏航角，rx(θ)、ry(θ)和rz(θ)分别为绕x、y和z轴旋转θ的旋转矩阵，r-1(·)是r(·)的逆矩阵，rx(θ)、ry(θ)和rz(θ)表示为
23、
24、步骤s22、卫星对地成像时，采用所述修正转换矩阵sso进行二维偏航导引和卫星姿态控制，完成sar波束指向的粗补偿。
25、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s3中，具体包括：
26、步骤s31、选取距离向差波束波位i，所述距离向差波束波位的差波束凹口位置对应的理论下视角为γi0，卫星对热带雨林地区成像，获得距离向差波束热带雨林地区成像数据并下传至地面数传站；
27、步骤s32、地面应用系统根据所述距离向差波束热带雨林地区成像数据进行辅助数据和距离向原始回波数据的分割，解析距离向原始回波数据对应的轨道、姿态和sar载荷，计算多普勒参数成像处理，得到聚焦的第一sar图像；
28、步骤s33、统计所述第一sar图像的功率沿距离向变化曲线，根据距离向差波束天线方向图零陷深度获取成像时实际下视角γi1；
29、步骤s34、计算卫星在轨空间环境变化所引起的距离向波束指向偏差βfi，表示为：
30、βfi＝γi1-γi0
31、步骤s35、选取左右侧视不同的距离向差波束波位，重复步骤s31至步骤s35，获得若干组距离向波束指向偏差样本值βf1，……，βfn，求平均值得到在轨后准确的距离向波束指向偏差βf，表示为：
32、
33、其中，n表示获取的距离向波束指向偏差样本值的组数；
34、步骤s36、重复步骤s2，修正转换矩阵完成距离向波束指向偏差精补偿。
35、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s34中，具体包括：
36、根据距离向差波束天线方向图零陷深度grdb，寻找功率曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述标校周期为1～2年。
3.根据权利要求1所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤S1中，具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过修正SAR天线坐标系至轨道坐标系的转换矩阵，进行粗补偿，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤S3中，具体包括：
6.根据权利要求5所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤S34中，具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤
8.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行如权利要求1至7中任一项所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载SAR波束指向标校方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载sar波束指向标校方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载sar波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤s5中，所述标校周期为1～2年。
3.根据权利要求1所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载sar波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤s1中，具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载sar波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤s2中，通过修正sar天线坐标系至轨道坐标系的转换矩阵，进行粗补偿，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于天线安装偏差和差波束图像特性的星载sar波束指向标校方法，其特征在于，在所述步骤s3中，具体包括：
6.根据权利要求5所述的基于天线安装偏差...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭鑫，郗晓菲，张薇，姚雨迎，严晶，付伟达，施思寒，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：
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