一种合成孔径雷达卫星的二维姿态控制系统

摘要

本发明公开了一种合成孔径雷达卫星的二维姿态控制系统，该二维姿态控制系统包括有卫星位置解析模块、卫星位置解析模块和期望姿态确定模块。本发明应用在合成孔径雷达卫星运行于椭圆轨道的情况下，通过运用偏航-俯仰二维姿态控制技术来实现回波信号多普勒中心频率为零，有效地消弱了距离向和方位向的耦合程度，降低了成像处理的难度和运算量。

主权项

1、一种合成孔径雷达卫星的二维姿态控制系统，其特征在于该二维姿态控制系统包括有：一星历参数输出模块，用于对接收的轨道数据进行转化，分别输出第一轨迹参数f＝{a，e，i，ω}、第二轨迹参数f＝{e}和平近点角M；a表示轨道半长轴，e表示轨道偏心率，i表示轨道倾角，ω表示轨道近心点幅角；一卫星位置解析模块，该模块对接收的第二轨迹参数f＝{e}和平近点角M采用了开普勒方程的级数解方法进行解析获得真近心角度θ输出；一期望姿态确定模块，该模块对接收的第一轨道参数f＝{a，e，i，ω}和真近心角度θ采用偏航-俯仰二维姿态模型进行解析获得合成孔径雷达卫星的偏航角ψ和俯仰角最后依据偏航角ψ和俯仰角的输出角度进行合成孔径雷达卫星的姿态控制；所述偏航-俯仰二维姿态模型中的偏航姿态模型为：$\psi =-\arctan \left[\frac{a\left({1-e}^2\right){\omega }_e\sin i\cos (\theta +\omega )}{-\sqrt{\frac{\mu }{a(1-e^2)}}{(1+e\cos \theta )}^2+a(1-e^2){\omega }_e\cos i}\right],$式中，a表示轨道半长轴，ω_e表示地球自转角速度，i表示轨道倾角，θ表示真近心角，ω表示轨道近心点幅角，μ表示引力场常数，e表示轨道偏心率；所述偏航-俯仰二维姿态模型中的俯仰姿态模型为：$\sqrt{{(-\sqrt{\frac{\mu }{a(1-e^2)}}{(1+e\cos \theta )}^2+a(1-e^2){\omega }_e\cos i)}^2+{\left[a(1-e^2){\omega }_e\sin i\cos (\theta +\omega )\right]}^2}$，式中，$k=\left\{\begin{array}{cc}1& -\sqrt{\frac{\mu }{a(1-e^2)}}{(1+e\cos \theta )}^2+a(1-e^2){\omega }_e\cos i>0\\ -1& -\sqrt{\frac{\mu }{a(1-e^2)}}{(1+e\cos \theta )}^2+a(1-e^2){\omega }_e\cos i<0\end{array}\right.,$k为“1”时是下俯标志位，k为“-1”时是上仰标志位。