InSAR卫星编队构型的e∕i矢量设计方法.pdf

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1、上海航天AERoSPACESHANGHAI第28卷2011年第5期文章编号：1006—163O(2011)05-0008-06InSAR卫星编队构型的e／i矢量设计方法杜耀珂，阳光，王文妍(上海航天控制技术研究所，上海200233)摘要：根据编队合成孔径雷达干涉(InSAR)卫星的轨道特点和星间紧密编队的特性，引入e／i矢量概念，推导了用e／i矢量表示的编队卫星相对运动学方程，分析了在满足测量基线条件和星间距离条件下编队构型设计约束，并给出了能实现全球测量的编队构型设计结果。对获得的编队飞行轨道参数的数学仿真结果表明：设计的编队构型正确。关键词：合成孔径雷达

2、干涉；编队飞行；e／i矢量；测量基线；编队构型中图分类号：V448．21文献标志码：Ae／iVectorDesignMethodforInSARFormationFlyingOrbitDUYao—ke，YANGGuang，WANGWen—yan(ShanghaiAerospaceControlTechnologyInstitute，Shanghai200233，China)Abstract：Togetorbitelementsfromtherelativepositionoftwosatellites，e／ivectormethodwasproposedac

3、cordingthecharacteristicsoftheorbitforInSARandcloseformingflyinginthispaper．Therelativemotionequationwasdeducedusinge／ivectormethod．Thedesignofformationflyingshapewhichtheconditionsofthebaselineandrelativedistancebetweensatellitesweremetwasanalyzed，anddesignresultsoftheformationfly

4、ingshapewhichcouldrealizetheglobulesurveywereacquired．Thesimulationresultswiththeformationflyingorbitelementsacquiredshowedthattheformationflyingdesignedwascorrect．Keywords：Interferencesyntheticapertureradar；Formationflying；e／ivector；Baseline；Formationshape0引言的设计方法以编队飞行动力学约束条件为基础，利

5、编队飞行时，2个或更多卫星在各自围绕地球用卫星间形成的空间基线，调整编队构型设计参数，以获得性能尽量好的编队构型。但sAR卫星编队运动的同时，彼此间形成特定形状的卫星编队。因设计要求满足垂直基线和沿航迹基线的位置要求，各卫星间隔距离较近，密切联系、相互协同，相当于另外为实现要求的观测精度，对SAR干涉工作时卫一个巨大的虚拟卫星。卫星编队因其灵活性，不仅星的空间距离也提出了要求[2]。这些都是典型编队能实现一颗大卫星难以完成的任务，而且可降低单构型未加考虑的。为此，本文针对SAR卫星编队的颗大卫星的复杂度，节约研制成本，并提高整个系统特殊要求，用e／i矢量表示

6、的编队运动学方法设计运行的可靠性。编队InSAR利用了编队卫星的相了SAR卫星编队构型。对轨道构型特性，突破了传统SAR卫星只能平面测量的局限性，可获得观测目标的高程信息。为实现上述功能，设计满足要求的编队构型是编队SAR的1编队坐标系与测量基线定义关键。目前，对编队设计研究大多基于星下点圆形和空间圆形等典型编队构型[1]。这些典型编队构型1．1编队飞行坐标系定义编队坐标系如图1所示。图中：原点为参收稿日期：2009—09—02；修回日期：2009-10-21考卫星的中心或参考点；0．27轴为地心至参考卫星的作者简介：杜耀珂(1982一)，男，硕士，主要从事

7、卫星姿态轨道控矢量方向；oy轴为参考卫星速度方向，垂直于OX制的研究。轴；OZ轴与OX、oy轴构成右手坐标系，与卫星角动第28卷2011年第5期杜耀珂，等：InSAR卫星编队构型的e／i矢量设计方法量方向一致；S为伴随卫星。Aa。用半长轴口、偏心率e、轨道倾角i、近地点辐角、升交点赤经和平近点角M分别表示两卫星的Kepler轨道根数(一1，2)，相对偏心率矢量和相对倾角矢量分别为Ae—一e2I．]1一elI．]I；(1)△t一[L(n2一i2nm1)i．1sini1]J一『kAg2△sini1]J．c2另设Ae一『LAe]J一ICsOinSc]；(3)pJ．

8、图1编队卫星的坐标系一[一cos0~．㈤Fig．1C