一种双基地SAR的空间同步方法

摘要

本发明公开了一种双基地SAR的空间同步方法，具体包括步骤：参数初始化；WGS-84坐标系到空间直角坐标系的转换；空间直角坐标系到载机地理坐标系的转换；载机地理坐标系到载机坐标系的转换；载机坐标系到雷达参考坐标系的转换；天线波束对准。本发明的方法利用载机平台的GPS空间坐标信息和姿态信息，按WGS-84坐标系、空间直角坐标系、载机地理坐标系、载机坐标系和雷达参考坐标系的顺序进行坐标变换，保证了最终得到的天线指向控制参数的准确性；利用载机平台的GPS空间坐标信息和姿态信息，通过多坐标系间转化，导出机载双基地SAR天线指向控制参数，该天线指向控制参数使得收发载机的天线波束指向能够精确对准。

主权项

1.一种双基地SAR的空间同步方法，具体包括如下步骤：步骤1、参数初始化，所述参数包括：载机平台所在位置的GPS空间坐标信息分别对应载机平台的经度、纬度和高程；目标空间所在位置的GPS空间坐标信息分别对应目标空间的经度、纬度和高程；载机平台的姿态信息（α_t,β_t,γ_t），对应载机平台的航向角、仰俯角和滚动角；步骤2、定位信息传递及空间坐标转换，具体包括如下分步骤：步骤2a）、WGS-84坐标系到空间直角坐标系的转换，具体通过如下过程实现：假设平台的GPS空间坐标信息为可以得到其在空间直角系中的坐标(x,y,z)：其中：R_e是椭球半长轴，R_g是卯酉曲率半径，O是地心地球固连坐标系原点，ε²是偏心率；根据步骤1）载机平台的GPS空间坐标信息以及已知的目标的GPS空间坐标信息由(1)、(2)、(3)式可得载机平台和目标在空间直角系中的坐标分别为(x_t,y_t,z_t)，(x_p,y_p,z_p)；步骤2b）空间直角坐标系到载机地理坐标系的转换，具体通过如下过程实现；目标在载机平台地理坐标系的坐标为(x_g,y_g,z_g)，有：步骤2c）、载机地理坐标系到载机坐标系的转换，具体通过如下过程实现：x_z=cosαcosβx_g+cosβsinαy_g-sinβz_g                                              (5)y_z=(-cosγsinα+cosαsinβsinγ)x_g+(cosαcosγ+sinαsinβsinγ)y_g+cosβsinγz_g    (6)z_z=(cosαcosγsinβ+sinαsinγ)x_g+(cosγsinαsinβ-cosαsinγ)y_g+cosβcosγz_g     (7)其中，α、β和γ含义说明如下：X轴在水平面的投影与正北方向的夹角称为偏航，航向角为α，并以顺时针方向为正；X轴与水平面得夹角称为仰俯角β，并以机头向上为正向；载机XZ平面与包含X轴的铅垂面之间的夹角称为滚动角γ，并以右侧机翼向下为正；通过式(5)、(6)、(7)的计算得到目标在载机坐标系中的位置信息(x_z,y_z,z_z)；步骤2d）、载机坐标系到雷达参考坐标系的转换，具体通过如下过程实现：目标在载机坐标系下的方位角A；目标相对载机平台平面的仰俯角E：有：$A=\arctan \left(\frac{y_z}{x_z}\right)---\left(8\right)$$E=\arctan \left(\frac{z_z}{\sqrt{{x_z}^2+{y_z}^2}}\right)---\left(9\right)$计算得到载机平台的天线相对于目标的角度信息：A和E。步骤3、天线波束对准：根据步骤1和2，得到发射端的天线对准目标区域中心的指向控制系数A1、E1和接收端的天线对准目标区域中心的指向控制系数A2、E2，将发射端天线对目标区域中心的指向控制系数A1、E1和接收端的天线对目标区域中心的指向控制系数A2、E2分别传给发射端和接收端的天线伺服器即可完成天线指向的调整，实现双基地SAR的空间同步。