CN116165651A - 轻小型sar卫星平飞模式构建方法及系统 - Google Patents

轻小型sar卫星平飞模式构建方法及系统 Download PDF

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CN116165651A CN202211695293.0A CN202211695293A CN116165651A CN 116165651 A CN116165651 A CN 116165651A CN 202211695293 A CN202211695293 A CN 202211695293A CN 116165651 A CN116165651 A CN 116165651A
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Abstract

本发明提供了一种轻小型SAR卫星平飞模式构建方法及系统，包括：步骤1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定视场范围；步骤2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力设计，使天线电波束扫描能力覆盖目标视场范围；步骤3，进行综电、姿控及载荷分系统工作时序设计；步骤4，载荷分系统进行星上雷达工作参数计算。本发明提出的轻小型SAR卫星平飞模式设计方法，在卫星可视观测范围内，通过载荷天线波束电扫实现多目标的高效观测，不需要卫星姿态机动配合，节省卫星姿态机动能源；另外，将卫星SAR天线设计一维电扫，减少了组件通道数量，降低整星重量和成本，满足用户对轻量化、低成本SAR卫星使用需求。

Description

轻小型SAR卫星平飞模式构建方法及系统
技术领域
本发明涉及航天系统技术领域，具体地，涉及一种轻小型SAR卫星平飞模式构建方法及系统。
背景技术
星载合成孔径雷达是一种全天时全天候的主动对地观测手段，能够发现、识别及确认重要的陆地及海洋目标。目前，星载SAR的主要成像模式主要有条带模式、聚束模式、扫描模式，而实现这些SAR成像模式的卫星对目标观测方式有两种，一种是左右侧视，另一种是平飞。传统星载SAR卫星往往采用左右侧视模式，通过依靠卫星平台姿态机动完成左右侧摆，配合载荷天线完成波束扫描。当多个目标分散在轨道的左右两侧时，如果一次性完成所有目标的观测，务必卫星姿态在滚动向发生频繁机动，卫星机动时间会增加任务时长，这样势必会降低一次航过内多目标的观测效能，也会消耗卫星姿态机动能源，同时卫星姿态频繁变化也可能会影响到数传天线、中继天线的指向，严重时会影响到星上数据的实时传输。
目前，已有的研究和发明大都采用卫星平台姿态侧摆在一个固定的角度，如国内高分三号卫星采用左右侧视±31.5°平台侧摆方式对目标观测(2014年，文献名称：高分三号卫星总体设计与关键技术，测绘学报)、环境1C卫星采用右正侧视平台侧摆方式对目标观测(2016年，文献名称：环境一号C卫星系统总体设计及其在轨验证，雷达学报)，专利文献一种快响SAR卫星大斜视姿态机动方法(2019年，专利申请号CN201910446779.2)中介绍了快响SAR卫星采用左右侧视平台侧摆方式对地观测。以上研究和发明中大都采用了卫星平台姿态侧摆的方式进行对地稳定观测，无论卫星姿态处于左侧视还是右侧视，当目标位于轨道一侧时，当前发明的卫星姿态下SAR天线波束电扫是能满足多目标观测效能的；若当目标分布在轨道的另一侧时，当前发明的卫星姿态是无法满足目标观测范围，这种情况下务必需要卫星姿态机动至轨道另一侧方向对目标进行观测；若当目标再一次出现在轨道另一侧时，当前发明会需要卫星反复姿态机动，势必会降低观测效能。
专利文献一种抛物面体制星载SAR场景匹配模式卫星控制方法(2021年，申请专利号CN20211118057.9)采用抛物面体制天线提高了卫星在俯仰、滚动向波束指向方法，保证回波数据完整，该发明完全依靠卫星二维方向姿态机动进行目标观测。与本发明平飞模式相比，该发明频繁卫星姿态机动，降低了目标观测效能、消耗大量卫星机动能源；专利文献敏捷SAR小卫星及其总体设计方法(2017年，专利申请号CN201710343713.1)，该发明在载荷设计中采用姿态的机动进行对地观测，在距离和方位向几乎无扫描能力，鉴于该发明的设计是无法实现卫星平飞高效观测。
经检索，关于星载SAR平飞模式设计方法研究上，目前国内暂无相关发明专利。为提升星载SAR对多目标的观测效能，迫切需要对一次航过内的多目标进行平飞观测。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种轻小型SAR卫星平飞模式构建方法及系统。
根据本发明提供的一种轻小型SAR卫星平飞模式构建方法，包括：
步骤1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定目标区域所需要的视场范围；
步骤2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力构建，满足卫星平飞模式下目标区域视场范围的有效覆盖；
步骤3：进行综电、姿轨控分系统及载荷分系统在平飞模式的工作时序构建，当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，将卫星侧摆角设置为零，发送给姿轨控分系统，使卫星姿态提前从对日状态转为对地平飞状态，同时将卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标发送给载荷分系统；
步骤4：载荷分系统进行星上雷达工作参数计算，根据卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标计算波位，然后根据卫星平台、雷达系统和成像性能约束条件计算成像参数，根据所述成像参数进行平飞模式成像。
优选地，所述步骤1包括：输入目标区域可视观测带宽范围±S_min～S_max，±为左右视场方向，根据目标区域观测带宽、轨道高度、轨道半径计算出卫星所需的视场范围±θv_min～θv_max。
优选地，所述步骤2包括：SAR平面相控阵天线设计为一维距离向电扫描，在天线距离向增加数百个T/R组件通道数。
优选地，所述步骤3包括：
步骤3.1：当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，首先将卫星平台侧摆角写为0度，然后提前T1秒将卫星平台侧摆角发送给姿轨控分系统，使卫星平台姿态从对日转为对地平飞状态；
步骤3.2：综电根据收到的目标点坐标，以及轨道预报数据计算卫星下视角，在T2秒时将卫星下视角、平台侧摆角、目标点发送给载荷分系统；
步骤3.3：如果综电收到多个目标点信息，首先将满足可视观测带范围内约束的目标点筛选出来，并按照目标的观测过顶时刻进行排序，然后依次将目标点信息发送给载荷分系统，且保证所有目标的中心时刻对应的轨道预报数据都是有效的；载荷分系统根据目标点位置、任务时长、以及轨道预报时间，计算多组雷达工作参数，进行一次开机多次成像。
优选地，所述步骤4包括：
步骤4.1：根据目标点信息、当前卫星位置信息计算目标区成像需要的下视角和成像起止时刻；
步骤4.2：根据下视角选择波位号，计算波位对应的近端斜距和远端斜距；
步骤4.3：根据输入距离向波束宽度、发射信号采样频率、脉冲重复频率范围、脉冲宽度范围进行脉冲重复频率和脉冲宽度的选择，选择的原则是避开信号收发干扰，满足SAR系统约束和成像性能的要求；
步骤4.4：通过步骤4.3的输入条件范围内以及多参数约束下，选择最优的一组参数进行平飞模式成像。
根据本发明提供的一种轻小型SAR卫星平飞模式构建系统，包括：
模块M1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定目标区域所需要的视场范围；
模块M2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力构建，满足卫星平飞模式下目标区域视场范围的有效覆盖；
模块M3：进行综电、姿轨控分系统及载荷分系统在平飞模式的工作时序构建，当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，将卫星侧摆角设置为零，发送给姿轨控分系统，使卫星姿态提前从对日状态转为对地平飞状态，同时将卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标发送给载荷分系统；
模块M4：载荷分系统进行星上雷达工作参数计算，根据卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标计算波位，然后根据卫星平台、雷达系统和成像性能约束条件计算成像参数，根据所述成像参数进行平飞模式成像。
优选地，所述模块M1包括：输入目标区域可视观测带宽范围±S_min～S_max，±为左右视场方向，根据目标区域观测带宽、轨道高度、轨道半径计算出卫星所需的视场范围±θv_min～θv_max。
优选地，所述模块M2包括：SAR平面相控阵天线为一维距离向电扫描，在天线距离向增加数百个T/R组件通道数。
优选地，所述模块M3包括：
模块M3.1：当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，首先将卫星平台侧摆角写为0度，然后提前T1秒将卫星平台侧摆角发送给姿轨控分系统，使卫星平台姿态从对日转为对地平飞状态；
模块M3.2：综电根据收到的目标点坐标，以及轨道预报数据计算卫星下视角，在T2秒时将卫星下视角、平台侧摆角、目标点发送给载荷分系统；
模块M3.3：如果综电收到多个目标点信息，首先将满足可视观测带范围内约束的目标点筛选出来，并按照目标的观测过顶时刻进行排序，然后依次将目标点信息发送给载荷分系统，且保证所有目标的中心时刻对应的轨道预报数据都是有效的；载荷分系统根据目标点位置、任务时长、以及轨道预报时间，计算多组雷达工作参数，进行一次开机多次成像。
优选地，所述模块M4包括：
模块M4.1：根据目标点信息、当前卫星位置信息计算目标区成像需要的下视角和成像起止时刻；
模块M4.2：根据下视角选择波位号，计算波位对应的近端斜距和远端斜距；
模块M4.3：根据输入距离向波束宽度、发射信号采样频率、脉冲重复频率范围、脉冲宽度范围进行脉冲重复频率和脉冲宽度的选择，选择的原则是避开信号收发干扰，满足SAR系统约束和成像性能的要求；
模块M4.4：通过模块M4.3的输入条件范围内以及多参数约束下，选择最优的一组参数进行平飞模式成像。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提出的方法在不需要卫星姿态机动下，充分发挥了载荷天线大角度电扫描能力的优势，通过SAR天线距离向波束电扫及快速切换，提升卫星一次航过内多目标的观测效能；
本发明提出的方法采用星上雷达参数计算方式，不需要进行地面指令编排工作，简化了卫星使用流程，提升了载荷系统智能化工作能力；
本发明提出的方法将SAR平面相控阵天线设计为一维电扫，大大简化天线结构、降低整星重量和成本，满足用户对轻量化、低成本SAR卫星的使用需求；
本发明提出的方法对地观测时可实现星上数据的实时传输，提升了数据传输的时效性，满足了用户对卫星数据的快速处理需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为本发明方法的平飞模式示意图；
图3为本发明方法卫星平飞模式系统灵敏度曲线结果；
图4为本发明方法卫星平飞模式距离模糊度曲线结果；
图5为本发明方法卫星平飞模式方位模糊度曲线结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参见图1，图1是本实施例提供的一种轻小型SAR卫星平飞模式设计方法流程框图，方法步骤如下：
步骤1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定目标区域所需要的视场范围；
步骤2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力设计，使天线具备大角度电波束扫描能力，满足卫星平飞模式下目标区域视场范围的有效覆盖；
步骤3，卫星综电、姿控及载荷工作时序设计。当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，首先将卫星侧摆角设置为零，发送给姿轨控分系统，使卫星姿态提前从对日状态转为对地平飞状态，同时将卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标等参数发送给载荷分系统；
步骤4，载荷分系统进行星上雷达工作参数计算。载荷根据综电发送的目标下视角、卫星侧摆角计算波位，然后根据卫星平台、雷达系统和成像性能约束条件计算脉冲重复频率、脉冲宽度和帧长等成像参数。
进一步地，所述步骤1中，根据用户需求，首先输入目标区域可视观测带宽范围±S_min～S_max(考虑卫星星下点范围)，单位为公里，±为左右视场方向，如图2所示；然后根据目标区域观测带宽、轨道高度、轨道半径计算出卫星所需的视场范围±θv_min～θv_max，单位为度。
进一步地，所述步骤2中，根据卫星平飞模式特点，不需要卫星平台姿态机动的配合，只需要依靠SAR天线波束电扫来实现目标区域观测带宽±S_max公里的有效覆盖，因此要求SAR天线波束具备±θv_max度的电扫描能力。为满足用户对卫星平飞模式下目标区域观测的需求，同时考虑了天线受SAR系统灵敏度和图像质量指标的约束，以及卫星重量、体积及研制成本的限制，本发明进行了SAR天线能力设计，将SAR平面相控阵天线设计为一维距离向电扫描，在天线距离向增加了数百个T/R组件通道数，可满足目标可视观测带范围内任意波束的快速扫描和赋形。
进一步地，所述步骤3中，卫星综电与姿控、载荷工作时序设计，主要包括以下步骤：
步骤3.1：当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，首先将卫星平台侧摆角写为0度，然后提前T1秒将卫星平台侧摆角发送给姿轨控分系统，使卫星平台姿态从对日转为对地平飞状态；
步骤3.2：综电根据收到的目标点坐标，以及轨道预报数据计算卫星下视角，在T2秒时将卫星下视角、平台侧摆角、目标点等信息发送给载荷分系统；
步骤3.3：如果综电收到多个目标点信息，首先将满足可视观测带范围内约束的目标点筛选出来，并按照目标的观测过顶时刻进行排序，然后依次将目标点信息发送给载荷，且保证所有目标的中心时刻对应的轨道预报数据都是有效的；载荷根据目标点位置、任务时长、以及轨道预报时间，计算多组雷达工作参数，进行一次开机多次成像。
进一步地，所述步骤4中，星上雷达工作参数计算主要包括以下步骤：
步骤4.1：根据目标点信息、当前卫星位置信息计算目标区成像需要的下视角和成像起止时刻；
步骤4.2：根据下视角选择波位号，计算波位对应的近端斜距和远端斜距；
步骤4.3：根据输入距离向波束宽度、发射信号采样频率、脉冲重复频率范围、脉冲宽度范围等参数进行脉冲重复频率和脉冲宽度的选择，选择的原则是避开信号收发干扰，满足SAR系统约束(占空比和数据率)和成像性能(模糊度和NESZ)的要求；
步骤4.4：通过步骤4.3的输入条件范围内以及多参数约束下，选择最优的一组参数进行平飞模式成像，其中输出参数包括距离向采样点数、回波采样起始时间、PRF、脉宽、延时脉冲数等。
进一步地，本发明方法可适用于高分辨率的条带平飞模式、大幅宽的扫描平飞模式。条带平飞模式在设计中，充分利用天线距离向一维大角度电扫描能力，根据设置的目标下视角、电扫描角进行天线电波束扫描及展宽。条带平飞模式在实现上相比于传统卫星，不需要卫星姿态侧摆。当多目标分布在轨道的左右两侧时，传统卫星采用的斜飞模式只能在轨道的左侧或右侧进行对地观测，当目标分布在轨道另一侧时，务必需要卫星姿态机动至另一侧观测，这样反复姿态机动，大大降低了卫星的观测效能；本发明方法充分利用卫星平飞电扫的优势，可进行左右双侧视观测，提高多目标的观测效能。当多个目标分布在轨道一侧时且分散稀疏时，条带平飞模式的幅宽可能满足不了多目标的覆盖。平飞扫描模式在条带平飞模式的基础上距离向做ScanSAR扫描拼接成像，利用卫星平飞电扫优势不仅可以提升多目标的观测效能，同时也实现了距离向大幅宽扫描成像。
进一步地，相比于其他卫星的使用，本发明方法在卫星使用操作上更具有智能化，只需上注目标位置信息，星上自动根据当前轨道信息计算卫星下视角、侧摆角以及任务起始时刻等参数。同时，卫星根据目标的数量、特征及分布情况选择合适的平飞成像模式。本发明无需地面提前根据轨道参数进行任务规划、指令编制等工作，简化了卫星在轨使用方法。
进一步地，本发明设计的卫星平飞模式不需要卫星姿态机动，在卫星通信、数据星地传输链路上无需考虑卫星姿态的影响。所以，对于卫星平飞模式对地观测时可实现星上数据的实时传输，提升了数据传输的时效性，满足了用户对卫星数据的快速处理需求。
下面结合仿真数据对本发明的效果做进一步的说明。
这里选择星载SAR轨道高度约510km，入射角范围设计为13～50°，卫星平台侧摆角选择0°，工作模式选择条带成像模式，载荷工作PRF设计为4730～6110Hz，距离向分辨率设计为2m，距离向成像幅宽设计为21km。以上各参数取值如表1所示。
表1实施例中输入参数
Figure BDA0004023178580000081
根据表1中给定的输入系统需求参数，按照本发明提出的方法进行主要成像性能指标仿真，结果见图3～图5。
图3给出了本文提出方法在全入射角13～50°范围内NESZ曲线预估结果，最差值NESZ优于-19.327dB；图4给出了本文提出方法在全入射角13～50°范围内RASR曲线预估结果，最差值RASR优于-19.331dB；图5给出了本文提出方法在全入射角13～50°范围内AASR曲线预估结果，最差值AASR优于-20.412dB。以上图像预估结果均满足使用要求。
本发明还提供一种轻小型SAR卫星平飞模式构建系统，所述轻小型SAR卫星平飞模式构建系统可以通过执行所述轻小型SAR卫星平飞模式构建方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述轻小型SAR卫星平飞模式构建方法理解为所述轻小型SAR卫星平飞模式构建系统的优选实施方式。
所述轻小型SAR卫星平飞模式构建系统，包括：
模块M1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定目标区域所需要的视场范围。
模块M2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力构建，满足卫星平飞模式下目标区域视场范围的有效覆盖。
模块M3：进行综电、姿轨控分系统及载荷分系统在平飞模式的工作时序构建，当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，将卫星侧摆角设置为零，发送给姿轨控分系统，使卫星姿态提前从对日状态转为对地平飞状态，同时将卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标发送给载荷分系统。
模块M4：载荷分系统进行星上雷达工作参数计算，根据卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标计算波位，然后根据卫星平台、雷达系统和成像性能约束条件计算成像参数，根据所述成像参数进行平飞模式成像。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种轻小型SAR卫星平飞模式构建方法，其特征在于，包括：
步骤1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定目标区域所需要的视场范围；
步骤2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力构建，满足卫星平飞模式下目标区域视场范围的有效覆盖；
步骤3：进行综电、姿轨控分系统及载荷分系统在平飞模式的工作时序构建，当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，将卫星侧摆角设置为零，发送给姿轨控分系统，使卫星姿态提前从对日状态转为对地平飞状态，同时将卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标发送给载荷分系统；
步骤4：载荷分系统进行星上雷达工作参数计算，根据卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标计算波位，然后根据卫星平台、雷达系统和成像性能约束条件计算成像参数，根据所述成像参数进行平飞模式成像。
2.根据权利要求1所述的轻小型SAR卫星平飞模式构建方法，其特征在于，所述步骤1包括：输入目标区域可视观测带宽范围±S_min～S_max，±为左右视场方向，根据目标区域观测带宽、轨道高度、轨道半径计算出卫星所需的视场范围±θv_min～θv_max。
3.根据权利要求1所述的轻小型SAR卫星平飞模式构建方法，其特征在于，所述步骤2包括：SAR平面相控阵天线设计为一维距离向电扫描，在天线距离向增加数百个T/R组件通道数。
4.根据权利要求1所述的轻小型SAR卫星平飞模式构建方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3.1：当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，首先将卫星平台侧摆角写为0度，然后提前T1秒将卫星平台侧摆角发送给姿轨控分系统，使卫星平台姿态从对日转为对地平飞状态；
步骤3.2：综电根据收到的目标点坐标，以及轨道预报数据计算卫星下视角，在T2秒时将卫星下视角、平台侧摆角、目标点发送给载荷分系统；
步骤3.3：如果综电收到多个目标点信息，首先将满足可视观测带范围内约束的目标点筛选出来，并按照目标的观测过顶时刻进行排序，然后依次将目标点信息发送给载荷分系统，且保证所有目标的中心时刻对应的轨道预报数据都是有效的；载荷分系统根据目标点位置、任务时长、以及轨道预报时间，计算多组雷达工作参数，进行一次开机多次成像。
5.根据权利要求1所述的轻小型SAR卫星平飞模式构建方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤4.1：根据目标点信息、当前卫星位置信息计算目标区成像需要的下视角和成像起止时刻；
步骤4.2：根据下视角选择波位号，计算波位对应的近端斜距和远端斜距；
步骤4.3：根据输入距离向波束宽度、发射信号采样频率、脉冲重复频率范围、脉冲宽度范围进行脉冲重复频率和脉冲宽度的选择，选择的原则是避开信号收发干扰，满足SAR系统约束和成像性能的要求；
步骤4.4：通过步骤4.3的输入条件范围内以及多参数约束下，选择最优的一组参数进行平飞模式成像。
6.一种轻小型SAR卫星平飞模式构建系统，其特征在于，包括：
模块M1：根据用户需求，输入卫星平飞模式下目标区域可视观测带宽范围，确定目标区域所需要的视场范围；
模块M2：载荷进行SAR平面相控阵天线能力构建，满足卫星平飞模式下目标区域视场范围的有效覆盖；
模块M3：进行综电、姿轨控分系统及载荷分系统在平飞模式的工作时序构建，当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，将卫星侧摆角设置为零，发送给姿轨控分系统，使卫星姿态提前从对日状态转为对地平飞状态，同时将卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标发送给载荷分系统；
模块M4：载荷分系统进行星上雷达工作参数计算，根据卫星平台侧摆角、下视角、目标点坐标计算波位，然后根据卫星平台、雷达系统和成像性能约束条件计算成像参数，根据所述成像参数进行平飞模式成像。
7.根据权利要求6所述的轻小型SAR卫星平飞模式构建系统，其特征在于，所述模块M1包括：输入目标区域可视观测带宽范围±S_min～S_max，±为左右视场方向，根据目标区域观测带宽、轨道高度、轨道半径计算出卫星所需的视场范围±θv_min～θv_max。
8.根据权利要求6所述的轻小型SAR卫星平飞模式构建系统，其特征在于，所述模块M2包括：SAR平面相控阵天线设计为一维距离向电扫描，在天线距离向增加数百个T/R组件通道数。
9.根据权利要求6所述的轻小型SAR卫星平飞模式构建系统，其特征在于，所述模块M3包括：
模块M3.1：当综电收到地面发送的卫星平飞模式指令后，首先将卫星平台侧摆角写为0度，然后提前T1秒将卫星平台侧摆角发送给姿轨控分系统，使卫星平台姿态从对日转为对地平飞状态；
模块M3.2：综电根据收到的目标点坐标，以及轨道预报数据计算卫星下视角，在T2秒时将卫星下视角、平台侧摆角、目标点发送给载荷分系统；
模块M3.3：如果综电收到多个目标点信息，首先将满足可视观测带范围内约束的目标点筛选出来，并按照目标的观测过顶时刻进行排序，然后依次将目标点信息发送给载荷分系统，且保证所有目标的中心时刻对应的轨道预报数据都是有效的；载荷分系统根据目标点位置、任务时长、以及轨道预报时间，计算多组雷达工作参数，进行一次开机多次成像。
10.根据权利要求6所述的轻小型SAR卫星平飞模式构建系统，其特征在于，所述模块M4包括：
模块M4.1：根据目标点信息、当前卫星位置信息计算目标区成像需要的下视角和成像起止时刻；
模块M4.2：根据下视角选择波位号，计算波位对应的近端斜距和远端斜距；
模块M4.3：根据输入距离向波束宽度、发射信号采样频率、脉冲重复频率范围、脉冲宽度范围进行脉冲重复频率和脉冲宽度的选择，选择的原则是避开信号收发干扰，满足SAR系统约束和成像性能的要求；
模块M4.4：通过模块M4.3的输入条件范围内以及多参数约束下，选择最优的一组参数进行平飞模式成像。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116975501A (zh) * 2023-09-20 2023-10-31 中科星图测控技术股份有限公司 一种优化卫星载荷对地面目标覆盖计算的方法
CN116975501B (zh) * 2023-09-20 2023-12-15 中科星图测控技术股份有限公司 一种优化卫星载荷对地面目标覆盖计算的方法

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