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面向SAR三维层析成像应用的分布式卫星编队方法

麻丽香,  马越辰,  尹可,  韩晓磊,  陈龙永,  张冰尘

麻丽香, 马越辰, 尹可, 韩晓磊, 陈龙永, 张冰尘. 面向SAR三维层析成像应用的分布式卫星编队方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260709
引用本文: 麻丽香, 马越辰, 尹可, 韩晓磊, 陈龙永, 张冰尘. 面向SAR三维层析成像应用的分布式卫星编队方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260709
MA Lixiang, MA Yuechen, YIN Ke, HAN Xiaolei, CHEN Longyong, ZHANG Bingchen. A Distributed Satellite Formation Method for SAR Three-Dimensional Tomography Applications[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260709
Citation: MA Lixiang, MA Yuechen, YIN Ke, HAN Xiaolei, CHEN Longyong, ZHANG Bingchen. A Distributed Satellite Formation Method for SAR Three-Dimensional Tomography Applications[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260709

面向SAR三维层析成像应用的分布式卫星编队方法

doi: 10.11999/JEIT260709 cstr: 32379.14.JEIT260709
基金项目: 国家重点研发计划资助(2022YFB3901602)
详细信息
    作者简介:

    麻丽香:女,高 工,研究方向为分布式编队卫星系统技术、雷达信号处理技术,邮箱 malixiang@126.com

    马越辰:男,工程师,研究方向为航天器轨道动力学技术

    尹可:女,高 工,研究方向为航天器系统技术

    韩晓磊:男,研究员,研究方向为星载SAR系统技术

    陈龙永:男,研究员,研究方向为雷达系统技术

    张冰尘:男,研究员,研究方向为新体制雷达成像技术

    通讯作者:

    麻丽香 malixiang@126.com

  • 中图分类号: TN959.74

A Distributed Satellite Formation Method for SAR Three-Dimensional Tomography Applications

Funds: National Key Research and Development Program of China (2022YFB3901602)
  • 摘要: SAR三维层析成像应用中要求对同一地点多次观测积累数据才能实现高分辨率、高精度成像,而星载系统需要多次的重轨观测实现这一任务,这就需要频繁的轨控以形成所需要的卫星高度进行观测,这需要巨大的系统代价才能实现,即便如此时间去相关的影响也无法消除。分布式编队卫星通过多颗卫星编队飞行的方式,可以无时间去相关的实现对同一地区的同时多站观测,通过合理设计编队构型,实现空中观测阵列,完成单次航过下的高精度高分辨率三维SAR成像。本文根据编队卫星相对运动模型,提出并建立了RTN坐标系下分布式卫星三维基线与轨道六根数的直接数学关系模型,以此作为理论依据设计了并排多星的嵌套车轮编队构型和横向并排编队构型,满足“一字形”编队观测阵列需求,并进一步分析了空间摄动下的编队构型发散变化分析,提出相应的构型维持策略,并对该构型进行了SAR三维成像仿真分析。仿真结果表明,本文所设计的编队构型经过合理的轨道参数设计,可以提供三维层析成像所需的垂直孔径基线,构型维持策略简单易操作,且该构型提供的稳定层析向基线可获得更好的SAR三维层析成像性能,更容易满足编队任务的执行,具有较好的工程实现价值。
  • 图  1  SAR层析成像的几何模型示意图

    图  2  分布式SAR卫星系统示意图

    图  3  嵌套车轮并排四星编队示意图

    图  4  嵌套车轮并排四星编队构型垂直孔径基线变化

    图  5  横向并排四星编队示意图

    图  6  横向并排四星编队法向基线变化

    图  7  自由飞行条件下BCD星相对A星半长轴偏差变化

    图  8  自由飞行条件下多星相对运动变化

    图  9  AD星与BC星的椭圆中心点距离变化曲线

    图  10  两种编队构型在RT平面的初始位置投影

    图  11  一个轨道周期内两种编队构型的层析向基线变化

    图  12  两种编队构型的多普勒频谱去相干随地面入射角的变化

    表  1  编队四星轨道参数

    卫星半长轴/km偏心率轨道倾角/°升交点赤经差/°近地点幅角/°真近点角/°
    卫星A6873.680.0000727497.390180180
    卫星B6873.680.0000242597.390180180
    卫星C6873.680.0000242597.39000
    卫星D6873.680.0000727497.39000
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-05-29
  • 修回日期:  2026-10-13
  • 录用日期:  2026-10-16
  • 网络出版日期:  2026-10-25

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