CN111929684A - 一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统 - Google Patents

一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统，涉及信号处理领域。该方法包括：获取星载SAR系统参数、时间参数和循环变量；利用时间参数和循环变量确定当前世界时间变量；利用当前世界时间变量和星载SAR系统参数确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量；利用单位矢量确定地面照射目标的经纬度；当当前世界时间变量大于或等于世界时间结束时刻时，获取所有地面照射目标的经纬度得到星载SAR零法拉第旋转等高线。本发明通过星载SAR系统参数和时间参数，直接计算各世界时间变量下零法拉第旋转角在地球上所处的位置，可以快速得到星载SAR零法拉第旋转等高线，相比传统遍历仿真方法减小了计算量。

Description

一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统
技术领域
本发明涉及信号处理领域，特别是涉及一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统。
背景技术
法拉第旋转效应是指线极化电波在电磁场中传播时，会受电磁场影响而产生极化面相对入射波的旋转。法拉第旋转效应引起的偏转角度大小与信号频率、电离层电子密度以及传播路径长度有关。对于星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)而言，利用全极化数据可以实现法拉第旋转角的精确估计，进而利用估计的法拉第旋转角实现电子总量和闪烁相位的估计。
然而当沿SAR信号传播方向上的地磁场强度为零时，法拉第旋转效应将消失，即法拉第旋转角为零。此时，无法再利用法拉第旋转角估计方法来反演电子总量和闪烁相位。而且当星载SAR照射区域位于零法拉第旋转角附近时，极化SAR系统的定位精度以及电子总量估计精度将难以满足极化SAR系统的设计要求。此外，在极化SAR系统定标时，若将定标器布置于零法拉第旋转角位置时，由于法拉第旋转效应消失，将有利于极化SAR系统误差的估计。因此，寻找星载SAR零法拉第旋转位置(即零法拉第旋转等高线)十分有必要，且有利于星载SAR系统设计、观测策略设计以及定标方案设计。
传统的零法拉第旋转等高线计算方法大都利用地磁场模型，基于星载SAR系统参数，开展遍历仿真，以此来确定地球上零法拉第旋转角的位置。采用该方法时，且当星载SAR系统参数、观测几何发生变化时，需要重新进行遍历仿真，导致计算量巨大。
发明内容
本发明的目的是提供一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统，减小计算量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种零法拉第旋转等高线确定方法，包括：
获取星载SAR系统参数和时间参数，所述星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度、SAR卫星轨道倾角、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、地球半径、SAR卫星轨道高度和SAR卫星工作视角；所述时间参数包括：世界时间起始时刻、时间步进量和世界时间结束时刻；
获取循环变量i；
利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量确定当前世界时间变量；
利用所述当前世界时间变量和所述地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量；
利用所述地磁北极单位位置矢量、所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度；
利用所述SAR卫星纬度、所述SAR卫星经度、所述SAR卫星工作视角、所述地球半径和所述SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量；
利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度；
判断所述当前世界时间变量是否小于所述世界时间结束时刻，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为是，则保存所述地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，返回“获取循环变量i”；
若所述第一判断结果为否，则获取所有所述地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。
可选的，所述利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量确定当前世界时间变量，具体包括：
利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量，通过公式UT＝UT0+i·△T，确定当前世界时间变量UT；
式中，UT0表示世界时间起始时刻，ΔT表示时间步进量。
可选的，所述利用所述当前世界时间变量和所述地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量，具体包括：
利用所述当前世界时间变量通过公式
Figure BDA0002627192270000031
确定当前世界时间变量的地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000032
利用所述地磁北极经度和所述地磁北极纬度通过公式
Figure BDA0002627192270000033
确定地磁北极单位位置矢量em；
式中，π表示圆周率；UT表示当前世界时间变量；
Figure BDA0002627192270000034
表示UT＝0时地磁北极的经度；θm表示地磁北极纬度。
可选的，所述利用所述地磁北极单位位置矢量、所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度，具体包括：
利用所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角，通过公式en＝(sinψ0sinλ,-cosψ0sinλ,cosλ)，计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量en；
利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式
Figure BDA0002627192270000035
计算电离层穿越点处的地心角α；
利用所述地磁北极纬度、所述地磁北极经度、所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星轨道倾角、所述SAR卫星工作视角、所述地心角、所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量和所述地磁北极单位位置矢量，通过公式
Figure BDA0002627192270000036
确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度θ；
利用所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星轨道倾角，通过公式
Figure BDA0002627192270000037
确定当前世界时间变量的SAR卫星经度
Figure BDA0002627192270000038
式中，ψ0表示SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角；λ表示SAR卫星轨道倾角；R0表示地球半径；H表示SAR卫星轨道高度；Hiono表示电离层等效高度；θL表示SAR卫星工作视角；τ表示第二过程变量，
Figure BDA0002627192270000041
D表示第一过程变量，
Figure BDA0002627192270000042
θm表示地磁北极纬度；
Figure BDA0002627192270000043
表示地磁北极经度；en·em表示地磁北极单位位置矢量em与SAR卫星轨道平面单位法向矢量en的点积。
可选的，所述利用所述SAR卫星纬度、所述SAR卫星经度、所述SAR卫星工作视角、所述地球半径和所述SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，具体包括：
利用所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星经度，通过公式
Figure BDA0002627192270000044
确定当前世界时间变量的SAR卫星单位位置矢量er；
利用所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星单位位置矢量和所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量，通过公式ep＝-cosθLer-sinθLen，确定SAR卫星信号传播单位矢量ep；
利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式
Figure BDA0002627192270000045
计算SAR卫星与照射目标之间的距离r；式中，m表示第一中间参量，m＝-2(R0+H)cosθL，n表示第二中间参量，n＝2R0H+H2；
利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度、所述SAR卫星单位位置矢量、所述SAR卫星与照射目标之间的距离和所述SAR卫星信号传播单位矢量，通过公式
Figure BDA0002627192270000046
确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT。
可选的，所述利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度，具体包括：
利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，通过公式θT(i)＝sin-1(eT(3))，确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度θT(i)；
利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，通过公式
Figure BDA0002627192270000051
确定当前世界时间变量的地面照射目标的经度
Figure BDA0002627192270000052
式中，eT(3)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第三维的值；eT(2)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第二维的值；eT(1)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第一维的值。
一种零法拉第旋转等高线确定系统，包括：
参数获取模块，用于获取星载SAR系统参数和时间参数，所述星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度、SAR卫星轨道倾角、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、地球半径、SAR卫星轨道高度和SAR卫星工作视角；所述时间参数包括：世界时间起始时刻、时间步进量和世界时间结束时刻；
循环变量获取模块，用于获取循环变量i；
当前世界时间变量确定模块，用于利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量确定当前世界时间变量；
地磁北极单位位置矢量确定模块，用于利用所述当前世界时间变量和所述地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量；
卫星经纬度确定模块，用于利用所述地磁北极单位位置矢量、所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度；
地面照射目标单位矢量确定模块，用于利用所述SAR卫星纬度、所述SAR卫星经度、所述SAR卫星工作视角、所述地球半径和所述SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量；
地面照射目标经纬度确定模块，用于利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度；
第一判断模块，用于判断所述当前世界时间变量是否小于所述世界时间结束时刻，得到第一判断结果；
返回模块，用于当所述第一判断结果为是时，保存所述地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，执行循环变量获取模块；
等高线确定模块，用于当所述第一判断结果为否时，获取所有所述地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。
可选的，所述当前世界时间变量确定模块，具体包括：
当前世界时间变量确定单元，用于利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量，通过公式UT＝UT0+i·△T，确定当前世界时间变量UT；
式中，UT0表示世界时间起始时刻，ΔT表示时间步进量。
可选的，所述地磁北极单位位置矢量确定模块，具体包括：
地磁北极经度确定单元，用于利用所述当前世界时间变量通过公式
Figure BDA0002627192270000061
确定当前世界时间变量的地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000062
地磁北极单位位置矢量确定单元，用于利用所述地磁北极经度和所述地磁北极纬度通过公式
Figure BDA0002627192270000063
确定地磁北极单位位置矢量em；
式中，π表示圆周率；UT表示当前世界时间变量；
Figure BDA0002627192270000064
表示UT＝0时地磁北极的经度；θm表示地磁北极纬度。
可选的，所述卫星经纬度确定模块，具体包括：
卫星轨道平面单位法向矢量确定单元，用于利用所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角，通过公式en＝(sinψ0sinλ,-cosψ0sinλ,cosλ)，计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量en；
地心角确定单元，用于利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式
Figure BDA0002627192270000071
计算电离层穿越点处的地心角α；
卫星纬度确定单元，用于利用所述地磁北极纬度、所述地磁北极经度、所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星轨道倾角、所述SAR卫星工作视角、所述地心角、所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量和所述地磁北极单位位置矢量，通过公式
Figure BDA0002627192270000072
确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度θ；
卫星经度确定单元，用于利用所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星轨道倾角，通过公式
Figure BDA0002627192270000073
确定当前世界时间变量的SAR卫星经度
Figure BDA0002627192270000074
式中，ψ0表示SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角；λ表示SAR卫星轨道倾角；R0表示地球半径；H表示SAR卫星轨道高度；Hiono表示电离层等效高度；θL表示SAR卫星工作视角；τ表示第二过程变量，
Figure BDA0002627192270000075
D表示第一过程变量，
Figure BDA0002627192270000076
θm表示地磁北极纬度；
Figure BDA0002627192270000077
表示地磁北极经度；en·em表示地磁北极单位位置矢量em与SAR卫星轨道平面单位法向矢量en的点积。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统。该方法包括：获取星载SAR系统参数和时间参数，星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度、SAR卫星轨道倾角、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、地球半径、SAR卫星轨道高度和SAR卫星工作视角；时间参数包括：世界时间起始时刻、时间步进量和世界时间结束时刻；获取循环变量i；利用世界时间起始时刻、循环变量和时间步进量确定当前世界时间变量；利用当前世界时间变量和地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量；利用地磁北极单位位置矢量、SAR卫星工作视角、SAR卫星轨道倾角和SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度；利用SAR卫星纬度、SAR卫星经度、SAR卫星工作视角、地球半径和SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量；利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度；判断当前世界时间变量是否小于世界时间结束时刻，得到第一判断结果；若第一判断结果为是，则保存地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，返回“获取循环变量i”；若第一判断结果为否，则获取所有地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。本发明通过星载SAR系统参数和时间参数，直接计算各世界时间变量下零法拉第旋转角在地球上所处的位置，可以快速得到星载SAR零法拉第旋转等高线，相比于传统遍历仿真寻找零法拉第旋转角的方法减小了计算量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的零法拉第旋转等高线确定方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的星载SAR零法拉第旋转等高线示意图；
图3为本发明实施例所提供的零法拉第旋转等高线确定系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种零法拉第旋转等高线确定方法及系统，减小计算量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供一种零法拉第旋转等高线确定方法，图1为本发明实施例所提供的零法拉第旋转等高线确定方法的流程图，参见图1，零法拉第旋转等高线确定方法包括：
步骤101，获取星载SAR系统参数和时间参数；星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度θm、零时刻地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000091
SAR卫星轨道倾角λ、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0、地球半径R0、SAR卫星轨道高度H、电离层等效高度Hiono和SAR卫星工作视角θL；时间参数包括：世界时间起始时刻UT0、世界时间结束时刻UT_end和时间步进量ΔT。世界时间包括0时～24时。
步骤102，获取循环变量i。初始时刻，i为预设循环变量初始值。
步骤103，利用世界时间起始时刻、循环变量和时间步进量确定当前世界时间变量。
步骤103具体包括：
利用世界时间起始时刻UT0、循环变量i和时间步进ΔT，通过公式(1)，确定当前世界时间变量UT。
UT＝UT0+i·△T (1)
式中，UT0表示世界时间起始时刻，ΔT表示时间步进量。
步骤104，利用当前世界时间变量和地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量。
步骤104具体包括：
利用当前世界时间变量通过公式(2)确定当前世界时间变量的地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000101
地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000102
随当前世界时间变量UT变化，所以利用公式(2)计算当前世界时间变量UT对应的地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000103
Figure BDA0002627192270000104
式中，π表示圆周率；UT表示当前世界时间变量；
Figure BDA0002627192270000105
表示UT＝0时地磁北极的经度，即零时刻地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000106
利用地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000107
和地磁北极纬度θm通过公式(3)确定地磁北极单位位置矢量em。地磁北极单位位置矢量em为基于中心偶极子模型的地磁北极单位位置矢量，中心偶极子模型(center dipole model)为一种地磁场模型。
Figure BDA0002627192270000108
式中，θm表示地磁北极纬度。
步骤105，利用地磁北极单位位置矢量、SAR卫星工作视角、SAR卫星轨道倾角和SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度。
步骤105具体包括：
利用SAR卫星轨道倾角λ和SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0，通过公式(4)，计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量en。
en＝(sinψ0sinλ,-cosψ0sinλ,cosλ) (4)
利用地球半径R0、SAR卫星轨道高度H和SAR卫星工作视角θL，通过公式(5)，计算电离层穿越点处的地心角α。
Figure BDA0002627192270000109
利用地磁北极纬度θm、地磁北极经度
Figure BDA00026271922700001010
SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0、SAR卫星轨道倾角λ、SAR卫星工作视角θL、地心角α、SAR卫星轨道平面单位法向矢量en和地磁北极单位位置矢量em，通过公式(6)，确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度θ。可利用牛顿迭代法快速求解公式(6)。
Figure BDA00026271922700001011
利用SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0、SAR卫星纬度θ和SAR卫星轨道倾角λ，通过公式(7)，确定当前世界时间变量的SAR卫星经度
Figure BDA0002627192270000111
Figure BDA0002627192270000112
式中，ψ0表示SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角；λ表示SAR卫星轨道倾角；R0表示地球半径；H表示SAR卫星轨道高度；Hiono表示电离层等效高度；θL表示SAR卫星工作视角；τ表示第二过程变量，
Figure BDA0002627192270000113
D表示第一过程变量，
Figure BDA0002627192270000114
θm表示地磁北极纬度；
Figure BDA0002627192270000115
表示地磁北极经度；en·em表示地磁北极单位位置矢量em与SAR卫星轨道平面单位法向矢量en的点积。
地磁北极单位位置矢量em与轨道平面单位法向矢量en的点积：
Figure BDA0002627192270000116
步骤106，利用SAR卫星纬度、SAR卫星经度、SAR卫星工作视角、地球半径和SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量。
步骤106具体包括：
利用SAR卫星纬度θ和SAR卫星经度
Figure BDA0002627192270000117
通过公式(9)，确定当前世界时间变量的SAR卫星单位位置矢量er。
Figure BDA0002627192270000118
利用SAR卫星工作视角θL、SAR卫星单位位置矢量er和SAR卫星轨道平面单位法向矢量en，通过公式(10)，确定SAR卫星信号传播单位矢量ep。
ep＝-cosθLer-sinθLen (10)
利用地球半径R0、SAR卫星轨道高度H和SAR卫星工作视角θL，通过公式(11)，计算SAR卫星与照射目标之间的距离r。照射目标指卫星传播矢量与地球表面的交点，也就是卫星在视角方向上与地面的交点。
Figure BDA0002627192270000121
式中，m表示第一中间参量，m＝-2(R0+H)cosθL，n表示第二中间参量，n＝2R0H+H2。
利用地球半径R0、SAR卫星轨道高度H、SAR卫星单位位置矢量er、SAR卫星与照射目标之间的距离r和SAR卫星信号传播单位矢量ep，通过公式(12)，确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT。
Figure BDA0002627192270000122
步骤107，利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度。
步骤107具体包括：
利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT，通过公式(13)，确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度θT(i)。
θT(i)＝sin-1(eT(3)) (13)
式中，eT(3)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第三维的值。
利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT，通过公式(14)，确定当前世界时间变量的地面照射目标的经度
Figure BDA0002627192270000123
Figure BDA0002627192270000124
式中，eT(2)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第二维的值；eT(1)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第一维的值。
步骤108，判断当前世界时间变量是否小于世界时间结束时刻，得到第一判断结果。
步骤109，若第一判断结果为是，则保存地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，返回“获取循环变量i”。判断此时的当前世界时间变量UT是否小于世界时间结束时刻UT_end，即UT<UT_end，若UT<UT_end，则更新循环变量i，令i＝i+1，返回步骤102，得到i+1对应的地面照射目标的纬度θT(i)与经度
Figure BDA0002627192270000131
世界时间结束时刻UT_end用于控制循环的结束。
步骤110，若第一判断结果为否，则获取所有地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。判断此时的世界时间UT是否大于或等于UT_end，即UT≥UT_end，若UT≥UT_end，则利用公式(13)和(14)计算得到的所有经纬度组合
Figure BDA0002627192270000132
直接绘制星载SAR零法拉第旋转等高线。
本实施例提供一种基于上述零法拉第旋转等高线确定方法的具体实例-星载SAR零法拉第旋转等高线的快速计算方法，该方法仿真计算过程所需的参数如表1所示。
表1实施例参数
Figure BDA0002627192270000133
该星载SAR零法拉第旋转等高线的快速计算方法具体包括以下步骤：
步骤一：读入仿真世界时间起始时刻UT0，仿真时间步进量ΔT，仿真世界时间结束时刻UT0，循环变量初始值i，地磁北极纬度θm，零时刻地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000141
SAR卫星轨道倾角λ，SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0，地球半径R0、SAR卫星轨道高度H，电离层等效高度Hiono和SAR卫星工作视角θL。
步骤二：计算当前仿真世界时间变量UT，将UT0、i和ΔT代入式(1)，即可得到UT＝0+i×0.1，此处世界时间的单位为小时。
步骤三：基于步骤二计算得到的当前仿真世界时间变量UT，利用式(2)计算得到当前仿真世界时间变量下地磁北极的经度
Figure BDA0002627192270000142
在此基础上，利用式(3)计算得到基于中心偶极子模型的地磁北极单位位置矢量em。
步骤四：结合步骤一读入的SAR卫星轨道倾角λ与SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0，利用式(4)计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量en。
步骤五：结合步骤一读入的地球半径R0、SAR卫星轨道高度H、电离层等效高度Hiono以及SAR卫星工作视角θL，利用式(5)计算电离层穿越点处的地心角α。
步骤六：计算当前仿真世界时间变量的法拉第旋转角为零时SAR卫星所处的纬度θ和经度
Figure BDA0002627192270000143
及其单位位置矢量er，具体操作流程为：
(a)利用式
Figure BDA0002627192270000144
Figure BDA0002627192270000145
计算第一过程变量D和第二过程变量τ；
(b)利用式(8)计算地磁北极单位位置矢量em与轨道平面单位法向矢量en的点积；
(c)利用式(6)计算SAR卫星此时的纬度θ；
(d)利用式(9)计算SAR卫星此时的单位位置矢量er；
(e)利用式(7)计算SAR卫星此时的经度
Figure BDA0002627192270000146
步骤七：结合步骤一读入的SAR卫星工作视角θL，步骤四计算的SAR卫星轨道平面单位法向矢量en以及步骤六计算的SAR卫星单位位置矢量er，利用式(10)计算SAR卫星信号传播单位矢量ep。
步骤八：结合步骤一读入的地球半径R0、SAR卫星轨道高度H以及SAR卫星工作视角θL，利用式(11)计算SAR卫星与照射目标之间的距离r。
步骤九：结合步骤一读入的地球半径R0、SAR卫星轨道高度H、步骤六计算的SAR卫星单位位置矢量er、步骤七计算的SAR卫星信号传播单位矢量ep以及步骤八计算的SAR卫星与照射目标之间的距离r，计算零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT及其对应的纬度θT(i)与经度
Figure BDA0002627192270000151
具体操作流程为：
(a)利用式(12)计算零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT；
(b)利用式(13)计算此时地面照射目标的纬度θT(i)，此时i＝0时，θT(0)＝12.17°；
(c)利用式(14)计算此时地面照射目标的经度
Figure BDA0002627192270000152
此时i＝0时，
Figure BDA0002627192270000153
步骤十：更新循环变量i，返回步骤二，直至当前仿真世界时间变量UT≥UT_end，从而完成零法拉第旋转等高线的计算，具体操作流程为：
(a)判断此时的当前仿真世界时间变量UT是否大于或等于UT_end，即UT≥UT_end。若UT<UT_end，进行步骤十的(b)操作；若UT≥UT_end，则结束仿真，进行步骤十的(d)操作；
(b)更新循环变量i，令i＝i+1；
(c)返回步骤二，得到此时的地面照射目标的纬度θT(i)与经度
Figure BDA0002627192270000154
并回到步骤十的(a)操作；
(d)利用公式(13)和(14)计算得到的所有经纬度组合
Figure BDA0002627192270000155
可直接绘制星载SAR零法拉第旋转等高线。
经过上述步骤的处理，得到最终星载SAR零法拉第旋转角在地球上所处的位置，并得到相应的零法拉第旋转等高线。图2给出了结合表1参数得到的星载SAR零法拉第旋转等高线，如图2中的虚线所示，图2中N代表北方，S代表南方，W代表西方，E代表东方。表2给出了i＝0，1，2，3，…，9时，θT(i)和
Figure BDA0002627192270000156
的值，其中纬度正值代表北纬，负值代表南纬；经度正值代表东经，负值代表西经。由图2和表2的结果可知，通过直接计算各仿真世界时间变量UT下零法拉第旋转角在地球上所处的位置，可以快速得到星载SAR零法拉第旋转等高线，避免传统遍历仿真寻找零法拉第旋转角时的超大计算量。
表2部分仿真计算得到的零法拉第旋转角时目标的纬度与经度
Figure BDA0002627192270000161
本实施例还提供一种零法拉第旋转等高线确定系统，图3为本发明实施例所提供的零法拉第旋转等高线确定系统的结构图。参见图3，零法拉第旋转等高线确定系统包括：
参数获取模块201，用于获取星载SAR系统参数和时间参数；星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度θm、零时刻地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000162
SAR卫星轨道倾角λ、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0、地球半径R0、SAR卫星轨道高度H、电离层等效高度Hiono和SAR卫星工作视角θL；时间参数包括：世界时间起始时刻UT0、世界时间结束时刻UT_end和时间步进量ΔT。世界时间包括0时～24时。
循环变量获取模块202，用于获取循环变量i。初始时刻，i为预设循环变量初始值。
当前世界时间变量确定模块203，用于利用世界时间起始时刻、循环变量和时间步进量确定当前世界时间变量。
当前世界时间变量确定模块203具体包括：
当前世界时间变量确定单元，用于利用世界时间起始时刻UT0、循环变量i和时间步进ΔT，通过公式(1)，确定当前世界时间变量UT。
UT＝UT0+i·△T (1)
式中，UT0表示世界时间起始时刻，ΔT表示时间步进量。
地磁北极单位位置矢量确定模块204，用于利用当前世界时间变量和地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量。
地磁北极单位位置矢量确定模块204具体包括：
地磁北极经度确定单元，用于利用当前世界时间变量通过公式(2)确定当前世界时间变量的地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000171
地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000172
随当前世界时间变量UT变化，所以利用公式(2)计算当前世界时间变量UT对应的地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000173
Figure BDA0002627192270000174
式中，π表示圆周率；UT表示当前世界时间变量；
Figure BDA0002627192270000175
表示UT＝0时地磁北极的经度，即零时刻地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000176
地磁北极单位位置矢量确定单元，用于利用地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000177
和地磁北极纬度θm通过公式(3)确定地磁北极单位位置矢量em。地磁北极单位位置矢量em为基于中心偶极子模型的地磁北极单位位置矢量，中心偶极子模型(center dipole model)为一种地磁场模型。
Figure BDA0002627192270000178
式中，θm表示地磁北极纬度。
卫星经纬度确定模块205，用于利用地磁北极单位位置矢量、SAR卫星工作视角、SAR卫星轨道倾角和SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度。
卫星经纬度确定模块205具体包括：
卫星轨道平面单位法向矢量确定单元，用于利用SAR卫星轨道倾角λ和SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0，通过公式(4)，计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量en。
en＝(sinψ0sinλ,-cosψ0sinλ,cosλ) (4)
地心角确定单元，用于利用地球半径R0、SAR卫星轨道高度H和SAR卫星工作视角θL，通过公式(5)，计算电离层穿越点处的地心角α。
Figure BDA0002627192270000181
卫星纬度确定单元，用于利用地磁北极纬度θm、地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000182
SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0、SAR卫星轨道倾角λ、SAR卫星工作视角θL、地心角α、SAR卫星轨道平面单位法向矢量en和地磁北极单位位置矢量em，通过公式(6)，确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度θ。可利用牛顿迭代法快速求解公式(6)。
Figure BDA0002627192270000183
卫星经度确定单元，用于利用SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角ψ0、SAR卫星纬度θ和SAR卫星轨道倾角λ，通过公式(7)，确定当前世界时间变量的SAR卫星经度
Figure BDA0002627192270000184
Figure BDA0002627192270000185
式中，ψ0表示SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角；λ表示SAR卫星轨道倾角；R0表示地球半径；H表示SAR卫星轨道高度；Hiono表示电离层等效高度；θL表示SAR卫星工作视角；τ表示第二过程变量，
Figure BDA0002627192270000186
D表示第一过程变量，
Figure BDA0002627192270000187
θm表示地磁北极纬度；
Figure BDA0002627192270000188
表示地磁北极经度；en·em表示地磁北极单位位置矢量em与SAR卫星轨道平面单位法向矢量en的点积。
地磁北极单位位置矢量em与轨道平面单位法向矢量en的点积：
Figure BDA0002627192270000191
地面照射目标单位矢量确定模块206，用于利用SAR卫星纬度、SAR卫星经度、SAR卫星工作视角、地球半径和SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量。
地面照射目标单位矢量确定模块206具体包括：
卫星单位位置矢量确定单元，用于利用SAR卫星纬度θ和SAR卫星经度
Figure BDA0002627192270000192
通过公式(9)，确定当前世界时间变量的SAR卫星单位位置矢量er。
Figure BDA0002627192270000193
卫星信号传播单位矢量确定单元，用于利用SAR卫星工作视角θL、SAR卫星单位位置矢量er和SAR卫星轨道平面单位法向矢量en，通过公式(10)，确定SAR卫星信号传播单位矢量ep。
ep＝-cosθLer-sinθLen (10)
距离确定单元，用于利用地球半径R0、SAR卫星轨道高度H和SAR卫星工作视角θL，通过公式(11)，计算SAR卫星与照射目标之间的距离r。照射目标指卫星传播矢量与地球表面的交点，也就是卫星在视角方向上与地面的交点。
Figure BDA0002627192270000194
式中，m表示第一中间参量，m＝-2(R0+H)cosθL，n表示第二中间参量，n＝2R0H+H2。
地面照射目标单位矢量确定单元，用于利用地球半径R0、SAR卫星轨道高度H、SAR卫星单位位置矢量er、SAR卫星与照射目标之间的距离r和SAR卫星信号传播单位矢量ep，通过公式(12)，确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT。
Figure BDA0002627192270000201
地面照射目标经纬度确定模块207，用于利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度。
地面照射目标经纬度确定模块207具体包括：
地面照射目标纬度确定单元，用于利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT，通过公式(13)，确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度θT(i)。
θT(i)＝sin-1(eT(3)) (13)
式中，eT(3)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第三维的值。
地面照射目标经度确定单元，用于利用零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT，通过公式(14)，确定当前世界时间变量的地面照射目标的经度
Figure BDA0002627192270000202
Figure BDA0002627192270000203
式中，eT(2)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第二维的值；eT(1)表示零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第一维的值。
第一判断模块208，用于判断当前世界时间变量是否小于世界时间结束时刻，得到第一判断结果。
返回模块209，用于当第一判断结果为是时，保存地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，执行循环变量获取模块。判断此时的当前世界时间变量UT是否小于世界时间结束时刻UT_end，即UT<UT_end，若UT<UT_end，则更新循环变量i，令i＝i+1，执行循环变量获取模块202，得到i+1对应的地面照射目标的纬度θT(i)与经度
Figure BDA0002627192270000211
世界时间结束时刻UT_end用于控制循环的结束。
等高线确定模块210，用于当第一判断结果为否时，获取所有地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。判断此时的世界时间UT是否大于或等于UT_end，即UT≥UT_end，若UT≥UT_end，则利用公式(13)和(14)计算得到的所有经纬度组合
Figure BDA0002627192270000212
直接绘制星载SAR零法拉第旋转等高线。
本发明的零法拉第旋转等高线确定方法及系统，与现有方法相比，避免了遍历仿真，可大大提升零法拉第旋转等高线获取的效率，且具有方便灵活的特点，可适应不同星载SAR系统任务的需求。由于本发明的零法拉第旋转等高线确定方法及系统可直接利用星载SAR系统参数、观测几何、电离层等效高度以及地磁场模型计算得到零法拉第旋转等高线，可结合实际需要灵活的计算零法拉第旋转等高线。观测几何指SAR卫星轨道高度H、电离层等效高度Hiono和SAR卫星工作视角θL；地磁场模型指地磁北极纬度θm和地磁北极经度
Figure BDA0002627192270000213
另外由于矢量的长度对计算矢量之间的夹角角度没有影响，所以本发明只计算单位矢量以减小计算量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种零法拉第旋转等高线确定方法，其特征在于，包括：
获取星载SAR系统参数和时间参数，所述星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度、SAR卫星轨道倾角、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、地球半径、SAR卫星轨道高度和SAR卫星工作视角；所述时间参数包括：世界时间起始时刻、时间步进量和世界时间结束时刻；
获取循环变量i；
利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量确定当前世界时间变量；
利用所述当前世界时间变量和所述地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量；
利用所述地磁北极单位位置矢量、所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度；
利用所述SAR卫星纬度、所述SAR卫星经度、所述SAR卫星工作视角、所述地球半径和所述SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量；
利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度；
判断所述当前世界时间变量是否小于所述世界时间结束时刻，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为是，则保存所述地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，返回“获取循环变量i”；
若所述第一判断结果为否，则获取所有所述地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。
2.根据权利要求1所述的零法拉第旋转等高线确定方法，其特征在于，所述利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量确定当前世界时间变量，具体包括：
利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量，通过公式UT＝UT0+i·△T，确定当前世界时间变量UT；
式中，UT0表示世界时间起始时刻，ΔT表示时间步进量。
3.根据权利要求1所述的零法拉第旋转等高线确定方法，其特征在于，所述利用所述当前世界时间变量和所述地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量，具体包括：
利用所述当前世界时间变量通过公式
Figure FDA0002627192260000021
确定当前世界时间变量的地磁北极经度
Figure FDA0002627192260000022
利用所述地磁北极经度和所述地磁北极纬度通过公式
Figure FDA0002627192260000023
确定地磁北极单位位置矢量em；
式中，π表示圆周率；UT表示当前世界时间变量；
Figure FDA0002627192260000024
表示UT＝0时地磁北极的经度；θm表示地磁北极纬度。
4.根据权利要求3所述的零法拉第旋转等高线确定方法，其特征在于，所述利用所述地磁北极单位位置矢量、所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度，具体包括：
利用所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角，通过公式en＝(sinψ0sinλ,-cosψ0sinλ,cosλ)，计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量en；
利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式
Figure FDA0002627192260000025
计算电离层穿越点处的地心角α；
利用所述地磁北极纬度、所述地磁北极经度、所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星轨道倾角、所述SAR卫星工作视角、所述地心角、所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量和所述地磁北极单位位置矢量，通过公式
Figure FDA0002627192260000026
确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度θ；
利用所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星轨道倾角，通过公式
Figure FDA0002627192260000031
确定当前世界时间变量的SAR卫星经度
Figure FDA0002627192260000032
式中，ψ0表示SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角；λ表示SAR卫星轨道倾角；R0表示地球半径；H表示SAR卫星轨道高度；Hiono表示电离层等效高度；θL表示SAR卫星工作视角；τ表示第二过程变量，
Figure FDA0002627192260000033
D表示第一过程变量，
Figure FDA0002627192260000034
θm表示地磁北极纬度；
Figure FDA0002627192260000035
表示地磁北极经度；en·em表示地磁北极单位位置矢量em与SAR卫星轨道平面单位法向矢量en的点积。
5.根据权利要求4所述的零法拉第旋转等高线确定方法，其特征在于，所述利用所述SAR卫星纬度、所述SAR卫星经度、所述SAR卫星工作视角、所述地球半径和所述SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，具体包括：
利用所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星经度，通过公式
Figure FDA0002627192260000036
确定当前世界时间变量的SAR卫星单位位置矢量er；
利用所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星单位位置矢量和所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量，通过公式ep＝-cosθLer-sinθLen，确定SAR卫星信号传播单位矢量ep；
利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式
Figure FDA0002627192260000037
计算SAR卫星与照射目标之间的距离r；式中，m表示第一中间参量，m＝-2(R0+H)cosθL，n表示第二中间参量，n＝2R0H+H2；
利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度、所述SAR卫星单位位置矢量、所述SAR卫星与照射目标之间的距离和所述SAR卫星信号传播单位矢量，通过公式
Figure FDA0002627192260000041
确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT。
6.根据权利要求5所述的零法拉第旋转等高线确定方法，其特征在于，所述利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度，具体包括：
利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，通过公式θT(i)＝sin-1(eT(3))，确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度θT(i)；
利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量，通过公式
Figure FDA0002627192260000042
确定当前世界时间变量的地面照射目标的经度
Figure FDA0002627192260000043
式中，eT(3)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第三维的值；eT(2)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第二维的值；eT(1)表示所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量eT第一维的值。
7.一种零法拉第旋转等高线确定系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取星载SAR系统参数和时间参数，所述星载SAR系统参数包括：地磁北极纬度、SAR卫星轨道倾角、SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、地球半径、SAR卫星轨道高度和SAR卫星工作视角；所述时间参数包括：世界时间起始时刻、时间步进量和世界时间结束时刻；
循环变量获取模块，用于获取循环变量i；
当前世界时间变量确定模块，用于利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量确定当前世界时间变量；
地磁北极单位位置矢量确定模块，用于利用所述当前世界时间变量和所述地磁北极纬度确定地磁北极单位位置矢量；
卫星经纬度确定模块，用于利用所述地磁北极单位位置矢量、所述SAR卫星工作视角、所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度和SAR卫星经度；
地面照射目标单位矢量确定模块，用于利用所述SAR卫星纬度、所述SAR卫星经度、所述SAR卫星工作视角、所述地球半径和所述SAR卫星轨道高度确定零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量；
地面照射目标经纬度确定模块，用于利用所述零法拉第旋转角时地面照射目标的单位矢量分别确定当前世界时间变量的地面照射目标的纬度和经度；
第一判断模块，用于判断所述当前世界时间变量是否小于所述世界时间结束时刻，得到第一判断结果；
返回模块，用于当所述第一判断结果为是时，保存所述地面照射目标的纬度和经度，并令i＝i+1，执行循环变量获取模块；
等高线确定模块，用于当所述第一判断结果为否时，获取所有所述地面照射目标的纬度和经度，得到星载SAR零法拉第旋转等高线。
8.根据权利要求7所述的零法拉第旋转等高线确定系统，其特征在于，所述当前世界时间变量确定模块，具体包括：
当前世界时间变量确定单元，用于利用所述世界时间起始时刻、所述循环变量和所述时间步进量，通过公式UT＝UT0+i·△T，确定当前世界时间变量UT；
式中，UT0表示世界时间起始时刻，ΔT表示时间步进量。
9.根据权利要求7所述的零法拉第旋转等高线确定系统，其特征在于，所述地磁北极单位位置矢量确定模块，具体包括：
地磁北极经度确定单元，用于利用所述当前世界时间变量通过公式
Figure FDA0002627192260000061
确定当前世界时间变量的地磁北极经度
Figure FDA0002627192260000062
地磁北极单位位置矢量确定单元，用于利用所述地磁北极经度和所述地磁北极纬度通过公式
Figure FDA0002627192260000063
确定地磁北极单位位置矢量em；
式中，π表示圆周率；UT表示当前世界时间变量；
Figure FDA0002627192260000064
表示UT＝0时地磁北极的经度；θm表示地磁北极纬度。
10.根据权利要求9所述的零法拉第旋转等高线确定系统，其特征在于，所述卫星经纬度确定模块，具体包括：
卫星轨道平面单位法向矢量确定单元，用于利用所述SAR卫星轨道倾角和所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角，通过公式en＝(sinψ0sinλ,-cosψ0sinλ,cosλ)，计算SAR卫星轨道平面单位法向矢量en；
地心角确定单元，用于利用所述地球半径、所述SAR卫星轨道高度和所述SAR卫星工作视角，通过公式
Figure FDA0002627192260000065
计算电离层穿越点处的地心角α；
卫星纬度确定单元，用于利用所述地磁北极纬度、所述地磁北极经度、所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星轨道倾角、所述SAR卫星工作视角、所述地心角、所述SAR卫星轨道平面单位法向矢量和所述地磁北极单位位置矢量，通过公式
Figure FDA0002627192260000066
确定当前世界时间变量的SAR卫星纬度θ；
卫星经度确定单元，用于利用所述SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角、所述SAR卫星纬度和所述SAR卫星轨道倾角，通过公式
Figure FDA0002627192260000067
确定当前世界时间变量的SAR卫星经度
Figure FDA0002627192260000068
式中，ψ0表示SAR卫星在升轨穿越赤道时的时角；λ表示SAR卫星轨道倾角；R0表示地球半径；H表示SAR卫星轨道高度；Hiono表示电离层等效高度；θL表示SAR卫星工作视角；τ表示第二过程变量，
Figure FDA0002627192260000071
D表示第一过程变量，
Figure FDA0002627192260000072
θm表示地磁北极纬度；
Figure FDA0002627192260000073
表示地磁北极经度；en·em表示地磁北极单位位置矢量em与SAR卫星轨道平面单位法向矢量en的点积。
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