CN105629232B - 用于geosar相位定标的多地面定标站的布局方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于星载合成孔径雷达信号处理技术领域，具体涉及一种用于地球同步轨道合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar，GEOSAR)相位定标的多地面定标站的布局方法，所述方法包括：选取用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布站圆/布站圆弧；选择多个地面定标站的粗略站址；优化所述多个地面定标站的粗略站址。采用本发明提出的方法，一方面针对性地解决了地球同步轨道SAR相位定标系统的多地面定标站的选址问题；另一方面通过对我国有限的国土跨度进行资源优化配置，可以满足GEOSAR特定观测目标的相位定标需求。

Description

用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布局方法
技术领域
本发明属于星载合成孔径雷达信号处理技术领域，具体涉及一种用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布局方法。
背景技术
地球同步轨道合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar，GEOSAR)是以轨道高度为36000km的地球同步卫星为平台的星载SAR，地球同步轨道SAR相位定标是一种获取用于GEOSAR回波运动补偿信息的技术，通过位置精确已知的地面定标站，向GEOSAR卫星发射脉冲线性调频定标信号，并采用匹配滤波器脉冲压缩的方法从定标回波信号中提取相位信息，为后期成像处理提供精确的相位基准。GEOSAR相位定标的精度取决于设备精度、大气传播扰动修正残差、轨道运动测量误差、地面定标站布局方法等。
GEOSAR相位定标系统一般主要在国内建立地面定标站，地面定标站都分布在北半球，地面定标站对GEOSAR卫星的观测、跟踪能力有限，不合理的地面定标站布设将影响GEOSAR相位定标的精度。因此，合理选择用于地球同步轨道星载合成孔径雷达相位定标的地面定标站的站址，优化多站布站位置以获取成像补偿相位定标信息是GEOSAR相位定标系统首先要解决的关键问题之一。关于地面定标站的优化布局方法，可供参考的有小卫星机动发射测控布站优化方法、区域卫星导航系统的测控站布局方法和航天测控系统的布局方法等。
现有技术的主要缺陷是：上述布局方法由于特定应用的限制，均没有普适性，也不满足GEOSAR长合成孔径成像相位定标的多站布局要求。目前为止，尚缺少针对GEOSAR相位定标系统的多站布局方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是，在没有成熟技术或可供参考技术的条件下，提出了一种用于地球同步轨道SAR相位定标的多地面定标站的布局方法，针对性地解决了地球同步轨道SAR相位定标系统的多站选址问题，以获取成像补偿相位定标信息，为GEOSAR相位定标系统提供地面定标站的多站布局站址。
(二)技术方案
本发明解决现有问题所采用的技术方案是为GEOSAR相位定标技术提供多站布局方法，以获取成像工作期间的精确回波相位信息。采用地心地固坐标系为参考坐标系，在此坐标系下制定GEOSAR相位定标多站布局方案。
本发明提供了一种用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布局方法，该方法包括：
选取用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布站圆/布站圆弧；
选择多个地面定标站的粗略站址；
优化所述多个地面定标站的粗略站址。
(三)有益效果
与背景技术的测控站布局方法相比较，本发明获取用于GEOSAR相位定标的多地面定标站布局位置的方案是：选择专用的相位定标多站布站圆/布站圆弧，根据布站圆附近的海陆、经纬度、观测仰角等因素优化多站布局位置以获取成像补偿相位定标信息，因此所取得的有益效果包括以下几个方面：
1.针对性地解决了地球同步轨道SAR相位定标系统的多地面定标站的选址问题，为GEOSAR相位定标的多地面定标站的布站位置提供了参考。
2.合理选择地球同步轨道SAR相位定标多个地面站站址，一方面利用我国有限的国土跨度进行资源优化配置，另一方面可以满足GEOSAR特定观测目标的相位定标需求。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的用于GEOSAR相位定标的多地面定标站布局结构示意图；
图2为根据本发明一实施例的用于GEOSAR相位定标的多地面定标站站的布局方法的流程图；
图3为根据本发明一实施例的多地面定标站的站址优化的流程图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实现方式。本发明采用的用于地球同步轨道合成孔径雷达相位定标的多地面定标站布局结构图如图1所示，。
本实施例的用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布局方法，如附图2所示，其具体实施过程如下：
1.选取用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布站圆/布站圆弧
①采用地心地固坐标系为参考坐标系；
②在地心地固坐标系中，计算观测目标的位置；
③选择以该观测目标的位置为圆心和为依据可布设区域进行设定的d半径的地球大圆为布站圆；若此地球大圆大部分位于海域，则选择地球大圆位于陆地上的部分圆弧为布站圆弧。
2.选取多个地面定标站的粗略站址
①多个地面定标站的粗略站址位于布站圆/布站圆弧上的陆地或其他可布站的区域；
②多个地面定标站的各个粗略站址应遵循空间平均分布的原则，例如：布设三个GEOSAR相位定标站时，三站站址位于布站圆周上且构成倒立正三角形(以目标大地坐标点为中心)；布设四个GEOSAR相位定标站时，四站站址位于布站圆周上且构成正四方形(以目标大地坐标点为中心)
3.优化多个地面定标站的粗略站址
优化多个地面定标站的粗略站址的具体流程如图3所示。
①根据地球同步轨道SAR卫星对地面站的可见性原理，计算地面定标站与卫星之间的观测仰角范围[Emin-Emax]；
②计算多个地面定标站的粗略站址与地球同步轨道合成孔径雷达成像弧段中间点之间的观测仰角，若该观测仰角小于最小仰角Emin，则沿布站圆上观测仰角增大的方向重新选择地面定标站的站址，直至地面定标站处的观测仰角大于或等于该最小仰角Emin；反之若大于最大仰角Emax，则沿布站圆上观测仰角减小的方向重新选择地面定标站的站址，直至多个地面定标站处的观测仰角小于或等于该最大仰角Emax；从而使得该观测仰角满足仰角测量范围的要求。
③判断多个地面定标站的站址是否满足经纬度条件，所述经纬度条件是指单地面定标站的站址在中国南部，并且经度靠近GEOSAR卫星星下点经度，如不满足，则将多地面定标站的站址尽可能调整至我国南部，经度靠近GEOSAR卫星的星下点经度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布局方法，其特征在于，该方法包括：
选取用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布站圆/布站圆弧；
选择多个地面定标站的粗略站址；
优化所述多个地面定标站的粗略站址；
其中，所述优化多个地面定标站的粗略站址的步骤包括：
根据地球同步轨道SAR卫星对地面站的可见性原理，计算地面定标站与卫星之间的观测仰角范围[Emin-Emax]；如果所述多个地面定标站的粗略站址与地球同步轨道合成孔径雷达成像弧段中间点之间的观测仰角小于最小仰角Emin，则沿布站圆上观测仰角增大的方向重新选择所述多个地面定标站的粗略站址，直至所述多个地面定标站处的观测仰角大于或等于所述最小仰角Emin；反之若大于最大仰角Emax，则沿布站圆上观测仰角减小的方向重新选择地面定标站的粗略站址，直至所述多个地面定标站处的观测仰角小于或等于所述最大仰角Emax；
如果所述多个地面定标站的粗略站址的经纬度不满足条件，即单地面定标站的站址在中国南部，并且经度靠近GEOSAR卫星星下点经度，则调整所述多个地面定标站的粗略站址，使得所述多个地面定标站的站址在中国南部，并且经度靠近GEOSAR卫星星下点经度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取用于GEOSAR相位定标的多地面定标站的布站圆/布站圆弧进一步包括：
采用地心地固坐标系为参考坐标系；
在地心地固坐标系中，计算观测目标的位置；
选择以所述观测目标的位置为圆心和依据可布设区域进行设定的d为半径的地球大圆为布站圆。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述地球大圆大部分位于海域，则选择地球大圆位于陆地上的部分圆弧为布站圆弧。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个地面定标站的粗略站址所满足的条件是：
所述多个地面定标站的粗略站址位于布站圆/布站圆弧上可布站的区域，并且所述多个地面定标站的各个粗略站址遵循空间平均分布原则。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个地面定标站的粗略站址位于布站圆/布站圆弧上的陆地区域。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
当布设三个GEOSAR地面定标站时，三个地面定标站的粗略站址位于布站圆周上且构成以目标大地坐标点为中心的倒立正三角形；
当布设四个GEOSAR地面定标站时，四个地面定标站的粗略站址位于布站圆周上且构成以目标大地坐标点为中心的正四方形。
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