一种验证双基编队卫星InSAR相位同步MGC正确性的方法研究.pdf
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1、:./.收稿日期:修回日期:一种验证双基编队卫星 相位同步 正确性的方法研究赵毅轩刘爱芳黄 龙(中国电子科技集团公司第十四研究所南京)摘 要:针对新型系统工程实际需求提出一种快速验证 相位同步 正确性的方法 利用等效思想与矢量投影方法巧妙快速计算同步信号发射接收的离轴角减少了运算量提高了算法的时效性通过模拟卫星遥测数据、卫星下行的同步信号数据开展地面仿真试验 仿真与试验结果证明了方法的有效性为双基编队卫星 相位同步性能评估提供了有效保障关键词:相位同步中图分类号:.文献标识码:文章编号:()():.:引 言数字高程模型()是带有大地高低起伏的高程信息的三维数字地图有着十分广泛的军民应用需求 天
2、基干涉合成孔径雷达()作为一种大地高程测绘技术继承了合成孔径雷达()的全天候、全天时、处理自动化等诸多优点已发展成获取全球 的新型实用遥感系统 已有搭载在编队卫星上的天基 系统在轨运行如德国的 系统和我国的 系统更多的同类系统也在研制中对于编队卫星载 系统相位同步是直接影响系统性能的核心关键技术目前普遍采用星间双向交替对传相位同步信号的方式实现其中双星对传的相位同步信号的幅度成为系统关注的重点因为若其幅度过大会因接收机的限幅而“饱和削顶”导致接收到的相位同步信号畸变引出相位同步误差若幅度过小则接收到的相位同步信号的信噪比低导致相位同步精度下降 工程上采用手动增益控制()技术通过设置不同的 值来
3、调节相位同步信号幅度使其满足每次工作第 卷 第 期 年 月雷达与对抗 .时的需求 在轨星载 系统中的 设置值随卫星注数指令包由地面上注给卫星在上述背景下验证星上的 相位同步 是否正确(涉及设置值及其执行是否正确)同时还要满足较高的数据处理时效性作为一项新的工程实际需求被提出 本文提出一种快速验证星载 系统相位同步 正确性的方法对星载 系统的性能测试以及双星相位同步性能的分析、优化与评估都有十分重要的意义 相位同步 正确性验证方法本文提出的快速验证星载 系统相位同步 正确性方法(流程如图 所示)基于双星相位同步 工程经验公式:()()()式中 为/最佳输入信号功率 为接收通道增益 为相位同步通道
4、的峰值发射功率 为雷达中心频率对应的波长 为同步通道系统损耗 为相位同步信号发射接收离轴角()为离轴角 处的发射接收天线方向图增益的二次拟合函数 为双星有效基线 为玻尔兹曼常数 为系统温度为接收通道带宽 为同步通道的系统噪声系数图 快速验证星载 系统相位同步 正确性方法流程重点关注双星 模式工作时实时变量 和的求解其中 可以通过卫星空间几何位置关系直接计算可以结合等效思想与矢量投影方法快速计算 这样就规避了工程中常见的因多次坐标系转换所产生的大量矩阵运算因此本文方法的计算量远小于传统坐标转换方法在得到两项实时变量 和 后 先利用式()求解双星相位同步理论实时值 再利用功率谱计算方法求解实际的相
5、位同步信号功率反推计算出理论的相位同步信号功率 及其均值判定双星相位同步的理论实时最大值 与设置 值之间误差 的阈值验证星上相位同步 设置的正确性判定理论相位同步信号功率 及其均值 之间误差 的阈值 验证星上相位同步 的执行正确性.双星有效基线计算在 个 卫 星 遥 测 帧 中 提 取 出“本 星 绝 对 位置”()()()、“它星绝对位置”()()()和“本星绝对速度”()()()定义“双星相对位置”为()()()其中、为地固坐标系下“双星绝对位置”坐标的差值即 ()()()在双星 模式 帧成像期间有 ()提取出双星有效基线为 .相位同步信号发射接收离轴角快速计算 载荷在卫星本体 坐标系下同
6、步天线喇叭法线指向为()利用下式将其转换到卫星 坐标系:()()()式中 、分别为、的逆 为卫星右侧视角度提取出同步天线喇叭法线朝向在 坐标系下的坐标()本星向它星发射相位同步信号的指向与本星向它星的有效基线连线方向相同即等效成将“双星相对位置”由地固坐标系坐标()()()转换成 坐标系下坐标()()()目前工程上已有由地固坐标系向卫星 坐标系转换的计算公式但过程较为复杂 本文从卫星 坐标系定义出发利用矢量投影法快速求取“双星相对位置”在卫星 坐标系下的坐标 卫星 坐标系定义:轴正方向为地心向卫星的连线方向 轴正方向为卫星飞行方向 轴正方向为、轴满足右手法赵毅轩 等 一种验证双基编队卫星 相位
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