基于星载雷达多节点联合处理的目标立体定位方法及系统
知识产权简介
本发明提供了一种基于星载雷达多节点联合处理的目标立体定位方法及系统，其中方法包括部署多颗卫星，每颗卫星基于和差波束测角方法处理雷达回波，获取目标相对于该卫星的下视角和空间锥角；根据下视角、空间锥角和斜距，计算目标在该卫星天线面板坐标系下的三维坐标；基于卫星的轨道六根数、地球自转参数以及天线面板安装倾角，构建从地球固连坐标系到每颗卫星天线面板坐标系的精确分层转换模型，该模型依次通过地球固连坐标系到卫星速度坐标系、再到天线面板坐标系的转换实现；基于该精确转换模型及目标在天线面板坐标系下的坐标，构建以地球固连系下目标坐标为未知量的超定方程组；再采用最小二乘算法解算该方程组，得到目标在地球固连坐标系下的三维坐标；最后将其转换为经度、纬度和高度。本发明利用多颗卫星的联合观测形成冗余信息，并通过引入考虑轨道、地球自转及安装姿态的严密分层坐标转换模型，将多星异源观测精确统一至同一基准，结合超定方程组求解，显著提升了目标立体定位的精度和鲁棒性。
转化前景
本发明所对应的产品为星载雷达多节点联合定位处理系统，是一套深度融合了轨道动力学模型与统计信号处理技术的星载定位解决方案。其核心产品形态可包括星上实时处理软件、地面数据处理站以及星地协同定位系统。与传统单星定位或基于简化几何模型的联合定位技术相比，本发明的技术优势在于：1）高精度建模：首次将卫星轨道六根数、地球自转参数及天线安装倾角以解析表达式形式融入坐标转换模型，从根本上消除了模型简化带来的系统误差；2）强鲁棒性：通过构建基于精确物理模型的超定方程组，并采用最小二乘算法解算，在抑制随机测量噪声的同时，解决了传统方法在远距离、高动态场景下定位失效的问题；3）多星协同增益：充分利用多节点观测冗余，实现了从“单星测量”到“多星融合”的飞跃。性能指标方面，仿真验证及内场测试表明，在典型轨道参数下，本发明的三维定位精度较传统单基定位方法提升超过10%，且在多星组网规模扩大时，定位误差呈显著下降趋势。在产业化应用前景上，该系统可广泛应用于高分辨率对地观测、空间目标监视、导弹防御预警以及分布式合成孔径雷达形变监测等领域。随着低轨互联网星座和遥感星座的密集部署，本发明可作为星载雷达的标准配置软件嵌入卫星平台，实现高精度目标定位的即插即用，具有广阔的商业航天市场价值和国防应用潜力。