CN113701709A - 机载sar一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法及系统 - Google Patents

机载sar一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法及系统 Download PDF

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Abstract

机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法及系统，属于机载雷达技术领域，涉及解决现有技术中的机载SAR两轴平台聚束模式波束方位及俯仰指向的计算方法，用于一轴平台会造成波束指向偏离目标区域的中心点的问题；本发明的技术方案的研究对象设置为一轴平台，利用目标与载机的经纬度信息，求解NED坐标系下的波束方位指向角，融合相对高度及载机航向角、横滚角信息，解算机体坐标系下，天线阵面的俯仰指向，保证波束的俯仰指向准确。同时，结合机体坐标系下波束的方位指向，最终使得波束指向处于目标区域的中心点。

Description

机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法及系统
技术领域
本发明属于机载雷达技术领域，涉及一种机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法及系统。
背景技术
机载SAR(合成孔径雷达)是一种高分辨率的二维成像雷达。聚束模式下，波束从SAR天线阵面射出，实时指向目标区域的中心点。然而，载机在飞行过程中，不可避免地受到气流扰动的影响，致使载机的姿态发生变化，影响波束指向精度。
为保持载机惯性空间的稳定，可采用稳定平台反向运动补偿载机的变化，进而满足波束指向的精度要求。按照转轴的数量，机载SAR稳定平台分为两轴平台和一轴平台。两轴平台具有方位转轴和俯仰转轴。当载机的姿态发生变化时，采取机械扫描的方式，利用电机拖动系统实时调节/转动天线阵面的方位角和俯仰角，保证波束方位指向及波束俯仰指向的精度。对于两轴平台，波束与天线阵面处于联动状态，波束指向与天线阵面的法线指向时刻保持重合状态。一轴平台仅具有俯仰转轴。当载机的姿态发生变化时，利用相控系统调节波束方位指向；利用电机拖动系统,调节天线阵面的俯仰角进而调整波束的俯仰指向，天线阵面俯仰角的调节范围为-90°至90°；对于一轴平台，波束方位扫描平面与天线阵面时刻保持垂直状态。
聚束模式波束指向的计算通常基于两种坐标系，即NED坐标系和机体坐标系。NED(北东地)坐标系，该坐标系原点位于载机质心，Y轴为地理北向，X轴地理东向，Z轴为载机到地平面之垂线并指向地心方向。机体坐标系的原点位于载机质心。X轴位于载机参考平面内平行于机身轴线并指向载机前方，Y轴垂直于载机参考面并指向载机右方，Z轴在参考面内垂直于XOY平面，指向载机下方。
现有技术中，文献公开日期为2003年6月的文献《稳定平台聚束模式的一种实现方法》(华东电子工程研究所，王振收)提出了一种机载SAR两轴平台聚束模式波束方位及俯仰指向的计算方法，该方法剖析了NED坐标系下，两轴平台聚束模式天线阵面的方位角及俯仰角的解算思路，实时为电机拖动系统提供准确的理论方位角和理论俯仰角。但是该文献的计算方法并不适用于机载SAR一轴平台，其原因在于：1)波束指向与天线阵面的空间几何关系不同(对于两轴平台，波束指向与天线阵面的法线指向时刻保持重合状态。而对于一轴平台，波束方位扫描平面与天线阵面时刻保持垂直状态)，直接应用会造成波束指向偏离目标区域的中心点。2)上述文献计算的方位角及俯仰角均基于NED坐标系，缺少NED坐标系向机体坐标系变换的过程。
发明内容
本发明的目的在于如何设计一种机体坐标系下，机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向计算方法，以解决现有技术中的机载SAR两轴平台聚束模式波束方位及俯仰指向的计算方法，直接用于一轴平台会造成波束指向偏离目标区域的中心点的问题。
本发明所述的机体坐标系下，天线阵面俯仰指向算法可为一轴平台的电机拖动系统提供天线阵面/波束的理论俯仰指向角。机体坐标系下，一轴平台的波束方位指向由相控系统运算，不在本发明的技术方案内。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法，包括以下步骤：
S1、从组合导航系统的输出数据中读取载机的经度δ1、纬度ε1、海拔高度σ1、航向角α；从地面监控站的发送指令中读取目标区域中心点的经度δ2、纬度ε2、海拔高度σ2；
S2、计算NED坐标系下目标区域中心点在XOY平面下的投影位置坐标(A，B)，计算公式如下：A＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(δ2-δ1)×cos[(ε2+ε1)×0.5]；B＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(ε2-ε1)；
S3、计算NED坐标系下载机与目标区域中心点的相对高度C，计算公式如下：C＝(6378137+σ1)-(6378137+σ2)×cos(ε2-ε1)；
S4、通过公式β＝α-γ，计算NED坐标系下航向角α与波束方位指向角γ的差值角度β；
S5、判断载机与目标区域中心点的相对位置；
S6、计算NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ；
S7、分析θ的边界条件；
S8、从组合导航系统的输出数据中，读取载机当前横滚角η；
S9、通过公式ξ＝θ+η解算机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ。
本发明的技术方案的研究对象为一轴平台(仅具有俯仰轴)，利用目标与载机的经纬度信息，求解NED坐标系下的波束方位指向角，融合相对高度及载机航向角、横滚角信息，解算机体坐标系下，天线阵面的俯仰指向，保证波束的俯仰指向准确。同时，结合机体坐标系下波束的方位指向(由相控系统解算)，最终使得波束指向处于目标区域的中心点。
作为本发明技术方案的进一步改进，NED坐标系下所述的波束方位指向角γ的计算方法为：
(1)若-10-5＜B＜10-5；则γ＝0°；
(2)若γ＞360°；则γ＝γ-360°；
(3)若A＞B＞0；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(4)若B＞A＞0；则γ＝arctan(A/B)；
(5)若A＞0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(6)若A＞0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(A/B)；
(7)若A＜0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(-B/-A)；
(8)若A＜0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(-A/-B)；
(9)若A＜0且B＞0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(B/A)；
(10)若A＜0且B＞0且|A|＜|B|；则γ＝360°-arctan(A/B)。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的载机与目标区域中心点的相对位置的计算方法为：
①若0°≤β≤180°或-360°≤β≤-180°，则目标区域中心点在载机机身左侧；
②若-180°＜β＜0°或180°≤β≤360°，则目标区域中心点在载机机身右侧。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ的计算方法为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则
Figure BDA0003256409350000031
Figure BDA0003256409350000032
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则
Figure BDA0003256409350000041
Figure BDA0003256409350000042
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的θ的边界条件为：
①若A2+B2＝0；则目标区域中心点在载机质心的正下方，则设定θ＝0°；
②若β＝0；则目标区域中心点在机身轴线上，设定θ＝0°；
③若C＜0；则目标处于载机上方；设定θ＝0°。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ的取值范围为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则0°＜ξ≤90°；
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则-90°≤ξ＜0°。
步骤S1至S9中，arctan[·]为反正切函数；sin(·)为正弦函数；cos(·)为余弦函数。|·|为绝对值函数。
机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向系统，包括：数据读取模块、投影位置坐标计算模块、相对高度计算模块、差值角度计算模块、相对位置判断模块、NED坐标系下天线阵面俯仰指向角计算模块、边界条件分析模块、读取载机当前横滚角模块、机体坐标系下天线阵面俯仰指向角解算模块；
所述的数据读取模块用于从组合导航系统的输出数据中读取载机的经度δ1、纬度ε1、海拔高度σ1、航向角α；从地面监控站的发送指令中读取目标区域中心点的经度δ2、纬度ε2、海拔高度σ2；
所述的投影位置坐标计算模块用于计算NED坐标系下目标区域中心点在XOY平面下的投影位置坐标(A，B)，计算公式如下：A＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(δ2-δ1)×cos[(ε2+ε1)×0.5]；B＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(ε2-ε1)；
所述的相对高度计算模块用于计算NED坐标系下载机与目标区域中心点的相对高度C，计算公式如下：C＝(6378137+σ1)-(6378137+σ2)×cos(ε2-ε1)；
所述的差值角度计算模块用于通过公式β＝α-γ，计算NED坐标系下航向角α与波束方位指向角γ的差值角度β；
所述的相对位置判断模块用于判断载机与目标区域中心点的相对位置；
所述的NED坐标系下天线阵面俯仰指向角计算模块用于计算NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ；
所述的边界条件分析模块用于分析θ的边界条件；
所述的读取载机当前横滚角模块用于从组合导航系统的输出数据中，读取载机当前横滚角η；
所述的机体坐标系下天线阵面俯仰指向角解算模块用于通过公式ξ＝θ+η解算机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ。
作为本发明技术方案的进一步改进，NED坐标系下所述的波束方位指向角γ的计算方法为：
(1)若-10-5＜B＜10-5；则γ＝0°；
(2)若γ＞360°；则γ＝γ-360°；
(3)若A＞B＞0；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(4)若B＞A＞0；则γ＝arctan(A/B)；
(5)若A＞0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(6)若A＞0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(A/B)；
(7)若A＜0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(-B/-A)；
(8)若A＜0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(-A/-B)；
(9)若A＜0且B＞0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(B/A)；
(10)若A＜0且B＞0且|A|＜|B|；则γ＝360°-arctan(A/B)。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的载机与目标区域中心点的相对位置的计算方法为：
①若0°≤β≤180°或-360°≤β≤-180°，则目标区域中心点在载机机身左侧；
②若-180°＜β＜0°或180°≤β≤360°，则目标区域中心点在载机机身右侧。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ的计算方法为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则
Figure BDA0003256409350000061
Figure BDA0003256409350000062
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则
Figure BDA0003256409350000063
Figure BDA0003256409350000064
所述的θ的边界条件为：
①若A2+B2＝0；则目标区域中心点在载机质心的正下方，则设定θ＝0°；
②若β＝0；则目标区域中心点在机身轴线上，设定θ＝0°；
③若C＜0；则目标处于载机上方；设定θ＝0°；
所述的机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ的取值范围为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则0°＜ξ≤90°；
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则-90°≤ξ＜0°。
本发明的优点在于：
1、本发明的技术方案的研究对象为一轴平台，拓展了机载SAR稳定平台在聚束模式下的应用范围。
2、仅利用载机和目标在大地坐标系下的位置信息(经度、纬度、高度)，及载机姿态信息即可完成俯仰指向的运算。
2、算法中的一些复杂运算，如反正切、反正弦函数可通过查表完成运算，占用内存小，易于集成于DSP或单片机芯片中。
附图说明
图1为本发明实施例的机体坐标系下天线阵面俯仰角的计算方法流程图；
图2为本发明实施例的机体轴坐标系(Xb Yb Zb)与NED坐标系(Xnv Ynv Znv)示意图；
图3为本发明实施例的航向角α、差值角度β、NED坐标系下波束方位指向角γ三种角度之间的关系示意图；
图4为本发明实施例的NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述：
实施例一
如图1所示，机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法，包含以下步骤：
S1、从组合导航系统的输出数据中读取载机的经度δ1、纬度ε1、海拔高度σ1、航向角α；从地面监控站的发送指令中读取目标区域中心点的经度δ2、纬度ε2、海拔高度σ2；
S2、建立如图2所示的机体轴坐标系(Xb Yb Zb)与NED坐标系(Xnv Ynv Znv)，计算NED坐标系下目标区域中心点在XOY平面下的投影位置坐标(A，B)；
A＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(δ2-δ1)×cos[(ε2+ε1)×0.5]；B＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(ε2-ε1)；
S3、计算NED坐标系下载机与目标区域中心点的相对高度C；
C＝(6378137+σ1)-(6378137+σ2)×cos(ε2-ε1)；
S4、如图3所示为航向角α、差值角度β、NED坐标系下波束方位指向角γ三种角度之间的关系示意图；差值角度β可通过公式β＝α-γ计算，所述γ为NED坐标系下波束方位指向角。
NED坐标系下波束方位指向角γ的计算方法为：
(1)若-10-5＜B＜10-5；则γ＝0°；
(2)若γ＞360°；则γ＝γ-360°；
(3)若A＞B＞0；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(4)若B＞A＞0；则γ＝arctan(A/B)；
(5)若A＞0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(6)若A＞0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(A/B)；
(7)若A＜0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(-B/-A)；
(8)若A＜0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(-A/-B)；
(9)若A＜0且B＞0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(B/A)；
(10)若A＜0且B＞0且|A|＜|B|；则γ＝360°-arctan(A/B)；
S5、判断载机与目标区域中心点的相对位置；
①若0°≤β≤180°或-360°≤β≤-180°，则目标区域中心点在载机机身左侧；
②若
Figure BDA0003256409350000083
或180°≤β≤360°，则目标区域中心点在载机机身右侧。
S6、计算NED坐标系下波束俯仰指向角θ；，图4为NED坐标系下波束俯仰指向角θ示意图；
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则
Figure BDA0003256409350000081
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则
Figure BDA0003256409350000082
S7、分析NED坐标系下，波束俯仰指向角θ的边界条件；
所述的波束俯仰指向角θ的边界条件为：
①若A2+B2＝0；则目标区域中心点在载机质心的正下方，则设定θ＝0°；
②若β＝0；则目标区域中心点在机身轴线上，设定θ＝0°
③若C＜0；则目标处于载机上方；设定θ＝0°。
S8、从组合导航系统的输出数据中，读取载机当前横滚角η；
S9、通过公式ξ＝θ+η；解算机体坐标系下，天线阵面的俯仰指向角ξ，
飞行试验计算结果：
1)依次读取载机的航向角α＝63.5°；经度δ1＝123.2°；纬度ε1＝35.6°；海拔高度σ1＝4000m；目标区域中心点的经度δ2＝123.4°、纬度ε2＝35.7°、海拔高度σ2＝50m；
2)NED坐标系下，目标区域中心点在XOY平面下的投影位置坐标(A，B)＝(18，097.183，11，135.478)
3)计算NED坐标系下，载机与目标区域中心点的相对高度C＝3950；
4)计算NED坐标系下，波束方位指向角γ＝58.4°，计算差值角度β＝5.1°；
5)通过β的取值可以判断，目标区域中心点在载机机身左侧；
6)计算NED坐标系下，天线阵面俯仰指向角θ＝-26.5°；
7)分析A、B、C、β的取值与边界条件的取值不满足边界条件，则天线阵面俯仰指向角θ＝-26.5°；
8)读取载机当前横滚角η＝-2.1°；
9)解算机体坐标系下，天线阵面俯仰指向角，ξ＝28.6°。
实施例二
机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向系统，包括：数据读取模块、投影位置坐标计算模块、相对高度计算模块、差值角度计算模块、相对位置判断模块、NED坐标系下天线阵面俯仰指向角计算模块、边界条件分析模块、读取载机当前横滚角模块、机体坐标系下天线阵面俯仰指向角解算模块；
所述的数据读取模块用于从组合导航系统的输出数据中读取载机的经度δ1、纬度ε1、海拔高度σ1、航向角α；从地面监控站的发送指令中读取目标区域中心点的经度δ2、纬度ε2、海拔高度σ2；
所述的投影位置坐标计算模块用于计算NED坐标系下目标区域中心点在XOY平面下的投影位置坐标(A，B)，计算公式如下：A＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(δ2-δ1)×cos[(ε2+ε1)×0.5]；B＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(ε2-ε1)；
所述的相对高度计算模块用于计算NED坐标系下载机与目标区域中心点的相对高度C，计算公式如下：C＝(6378137+σ1)-(6378137+σ2)×cos(ε2-ε1)；
所述的差值角度计算模块用于通过公式β＝α-γ，计算NED坐标系下航向角α与波束方位指向角γ的差值角度β；
所述的相对位置判断模块用于判断载机与目标区域中心点的相对位置；
所述的NED坐标系下天线阵面俯仰指向角计算模块用于计算NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ；
所述的边界条件分析模块用于分析θ的边界条件；
所述的读取载机当前横滚角模块用于从组合导航系统的输出数据中，读取载机当前横滚角η；
所述的机体坐标系下天线阵面俯仰指向角解算模块用于通过公式ξ＝θ+η解算机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ。
NED坐标系下所述的波束方位指向角γ的计算方法为：
(1)若-10-5＜B＜10-5；则γ＝0°；
(2)若γ＞360°；则γ＝γ-360°；
(3)若A＞B＞0；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(4)若B＞A＞0；则γ＝arctan(A/B)；
(5)若A＞0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(6)若A＞0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(A/B)；
(7)若A＜0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(-B/-A)；
(8)若A＜0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(-A/-B)；
(9)若A＜0且B＞0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(B/A)；
(10)若A＜0且B＞0且|A|＜|B|；则γ＝360°-arctan(A/B)。
所述的载机与目标区域中心点的相对位置的计算方法为：
①若0°≤β≤180°或-360°≤β≤-180°，则目标区域中心点在载机机身左侧；
②若-180°＜β＜0°或180°≤β≤360°，则目标区域中心点在载机机身右侧。
所述NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ的计算方法为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则
Figure BDA0003256409350000111
Figure BDA0003256409350000112
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则
Figure BDA0003256409350000113
Figure BDA0003256409350000114
所述的θ的边界条件为：
①若A2+B2＝0；则目标区域中心点在载机质心的正下方，则设定θ＝0°；
②若β＝0；则目标区域中心点在机身轴线上，设定θ＝0°；
③若C＜0；则目标处于载机上方；设定θ＝0°；
所述的机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ的取值范围为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则0°＜ξ≤90°；
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则-90°≤ξ＜0°。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、从组合导航系统的输出数据中读取载机的经度δl、纬度εl、海拔高度σl、航向角α；从地面监控站的发送指令中读取目标区域中心点的经度δ2、纬度ε2、海拔高度σ2；
S2、计算NED坐标系下目标区域中心点在XOY平面下的投影位置坐标(A，B)，计算公式如下：A＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(δ2-δ1)×cos[(ε2+ε1)×0.5]；B＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(ε2-ε1)；
S3、计算NED坐标系下载机与目标区域中心点的相对高度C，计算公式如下：C＝(6378137+σ1)-(6378137+σ2)×cos(ε2-ε1)；
S4、通过公式β＝α-γ，计算NED坐标系下航向角α与波束方位指向角γ的差值角度β；
S5、判断载机与目标区域中心点的相对位置；
S6、计算NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ；
S7、分析θ的边界条件；
S8、从组合导航系统的输出数据中，读取载机当前横滚角η；
S9、通过公式ξ＝θ+η解算机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ。
2.根据权利要求1所述的机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法，其特征在于，NED坐标系下所述的波束方位指向角γ的计算方法为：
(1)若-10-5＜B＜10-5；则γ＝0°；
(2)若γ＞360°；则γ＝γ-360°；
(3)若A＞B＞0；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(4)若B＞A＞0；则γ＝arctan(A/B)；
(5)若A＞0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(6)若A＞0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(A/B)；
(7)若A＜0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(-B/-A)；
(8)若A＜0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(-A/-B)；
(9)若A＜0且B＞0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(B/A)；
(10)若A＜0且B＞0且|A|＜|B|；则γ＝360°-arctan(A/B)。
3.根据权利要求2所述的机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法，其特征在于，所述的载机与目标区域中心点的相对位置的计算方法为：
①若0°≤β≤180°或-360°≤β≤-180°，则目标区域中心点在载机机身左侧；
②若-180°＜β＜0°或180°≤β≤360°，则目标区域中心点在载机机身右侧。
4.根据权利要求3所述的机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法，其特征在于，所述NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ的计算方法为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则
Figure FDA0003256409340000021
|sinβ|)]；
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则
Figure FDA0003256409340000022
Figure FDA0003256409340000023
5.根据权利要求4所述的机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法，其特征在于，所述的θ的边界条件为：
①若A2+B2＝0；则目标区域中心点在载机质心的正下方，则设定θ＝0°；
②若β＝0；则目标区域中心点在机身轴线上，设定θ＝0°；
③若C＜0；则目标处于载机上方；设定θ＝0°。
6.根据权利要求5所述的机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向算法，其特征在于，所述的机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ的取值范围为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则0°＜ξ≤90°；
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则-90°≤ξ＜0°。
7.机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向系统，其特征在于，包括：数据读取模块、投影位置坐标计算模块、相对高度计算模块、差值角度计算模块、相对位置判断模块、NED坐标系下天线阵面俯仰指向角计算模块、边界条件分析模块、读取载机当前横滚角模块、机体坐标系下天线阵面俯仰指向角解算模块；
所述的数据读取模块用于从组合导航系统的输出数据中读取载机的经度δ1、纬度ε1、海拔高度σ1、航向角α；从地面监控站的发送指令中读取目标区域中心点的经度δ2、纬度ε2、海拔高度σ2；
所述的投影位置坐标计算模块用于计算NED坐标系下目标区域中心点在XOY平面下的投影位置坐标(A，B)，计算公式如下：A＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(δ2-δ1)×cos[(ε2+ε1)×0.5]；B＝[6378137+(σ2+σ1)×0.5]×sin(ε2-ε1)；
所述的相对高度计算模块用于计算NED坐标系下载机与目标区域中心点的相对高度C，计算公式如下：C＝(6378137+σ1)-(6378137+σ2)×cos(ε2-ε1)；
所述的差值角度计算模块用于通过公式β＝α-γ，计算NED坐标系下航向角α与波束方位指向角γ的差值角度β；
所述的相对位置判断模块用于判断载机与目标区域中心点的相对位置；
所述的NED坐标系下天线阵面俯仰指向角计算模块用于计算NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ；
所述的边界条件分析模块用于分析θ的边界条件；
所述的读取载机当前横滚角模块用于从组合导航系统的输出数据中，读取载机当前横滚角η；
所述的机体坐标系下天线阵面俯仰指向角解算模块用于通过公式ξ＝θ+η解算机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ。
8.根据权利要求7所述的机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向系统，其特征在于，NED坐标系下所述的波束方位指向角γ的计算方法为：
(1)若-10-5＜B＜10-5；则γ＝0°；
(2)若γ＞360°；则γ＝γ-360°；
(3)若A＞B＞0；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(4)若B＞A＞0；则γ＝arctan(A/B)；
(5)若A＞0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝90°-arctan(B/A)；
(6)若A＞0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(A/B)；
(7)若A＜0且B＜0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(-B/-A)；
(8)若A＜0且B＜0且|A|＜|B|；则γ＝180°+arctan(-A/-B)；
(9)若A＜0且B＞0且|A|＞|B|；则γ＝270°-arctan(B/A)；
(10)若A＜0且B＞0且|A|＜|B|；则γ＝360°-arctan(A/B)。
9.根据权利要求8所述的机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向系统，其特征在于，所述的载机与目标区域中心点的相对位置的计算方法为：
①若0°≤β≤180°或-360°≤β≤-180°，则目标区域中心点在载机机身左侧；
②若-180°＜β＜0°或180°≤β≤360°，则目标区域中心点在载机机身右侧。
10.根据权利要求9所述的机载SAR一轴平台聚束模式天线阵面俯仰指向系统，其特征在于，所述NED坐标系下天线阵面俯仰指向角θ的计算方法为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则
Figure FDA0003256409340000041
Figure FDA0003256409340000042
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则
Figure FDA0003256409340000043
90°；
所述的θ的边界条件为：
①若A2+B2＝0；则目标区域中心点在载机质心的正下方，则设定θ＝0°；
②若β＝0；则目标区域中心点在机身轴线上，设定θ＝0°；
③若C＜0；则目标处于载机上方；设定θ＝0°；
所述的机体坐标系下天线阵面俯仰指向角ξ的取值范围为：
①若目标区域中心点在载机机身右侧，则0°＜ξ≤90°；
②若目标区域中心点在载机机身左侧，则-90°≤ξ＜0°。
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