[发明专利]一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法

说明书

一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，属于雷达技术领域。本发明通过回波多普勒中心频率估计，得到不同扫描角下的方位角误差。通过回波距离包络中心估计，得到不同扫描角下的视角误差。最后，通过对不同扫描角下的方位角和视角误差进行曲线拟合，降低估计噪声，得到用于上注修正的角度误差补偿参数。

技术领域

本发明涉及一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，在不借助于地面定标设备的情况下，通过雷达回波特性估计波束的指向误差，消除或降低由于安装误差及应力改变对波束指向的影响，属于雷达技术领域。

背景技术

目前国内外星载环扫雷达均为散射计，采用实孔径雷达处理方式，分辨率一般为几公里到几十公里量级，且脉冲重复频率较低(几十Hz～几百Hz)，对于波束指向的精度要求较低，使用伺服机构测量的方位角及天线设计的视角即可满足要求。星载环扫雷达采用合成孔径处理方式，分辨率为百米量级，且脉冲重复频率远高于传统散射计，星上实时处理需要获得很高精度天线波束中心指向，伺服机构测量的方位角和天线视角的设计值不能直接用于实时处理，否则方位角误差会导致多普勒参数计算误差，会恶化方位模糊度，严重时造成多普勒模糊数计算错误，目标定位误差急剧恶化。视角误差会导致波束中心斜距计算误差，与时序不匹配，恶化距离模糊度，甚至导致有效幅宽变窄。

另外，由于天线旋转，环扫雷达不同扫描角的方位角和视角指向误差也是不同的，需要确定出两个角度误差随扫描角的变化规律，在星上实时处理时予以补偿。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，解决了新体制环扫雷达对波束中心定标的高精度要求，在没有可参考方法的背景下，创新性的提出一种基于雷达回波特性进行波束指向误差估计的方法。该方法不借助地面定标设备，减少了外场定标工作量，快速获取波束指向误差，极大提升卫星在轨测试效率。

本发明的技术解决方案是：一种星载环扫雷达波束中心指向误差估计方法，包括如下步骤：

S1，获取多圈、不同扫描角的环扫雷达回波数据及辅助数据，将两种数据对齐到同一时间；

S2，根据两种数据计算环扫雷达波束的视角误差曲线；

S3，进行视角误差补偿后，根据所述视角误差及辅助数据将环扫雷达波束指向转换到地心固定坐标系下；

S4，计算多普勒中心频率；

S5，利用所述多普勒中心频率对环扫雷达回波数据进行方位向多普勒中心补偿；

S6，对经过方位向多普勒中心补偿后的环扫雷达回波数据进行脉冲方位向互相关，估计环扫雷达回波的残余多普勒中心频率；

S7，利用残余多普勒中心频率与方位角的对应关系，计算方位角误差；

S8，重复S1～S7，得到多圈、不同扫描角对应的方位角误差，对多圈的相同扫描角的方位角误差进行平均；

S9，对S8得到的不同扫描角的方位角误差进行拟合，得到需要补偿的方位角误差曲线，由方位角误差曲线即可得到最终的方位角误差。

进一步地，根据两种数据计算环扫雷达波束的视角误差的方法为：

S21，获取环扫雷达回波数据及辅助数据，将两种数据对齐到同一时间；

S22，对环扫雷达回波数据进行距离向脉冲压缩，得到脉冲压缩数据；

S23，对所述脉冲压缩数据进行包络中心位置估计，得到波束中心斜距估计值；

S24，根据视角误差预设值及辅助数据将环扫雷达波束指向转换到地心固定坐标系下，然后计算波束中心与地面交点的距离；