杜璞玉，周　勃，秦　瑾

(上海航天电子技术研究所，上海 201109)



星载GNSS-R天线波束指向算法研究

杜璞玉，周勃，秦瑾

(上海航天电子技术研究所，上海 201109)

摘要利用GNSS反射信号进行遥感探测，已成为国内外遥感和导航技术领域研究热点之一。星载GNSS-R遥感探测的几何关系和相控阵天线的波束指向算法更加复杂，对算法精度和实时性的要求更高。基于星载GNSS-R应用，给出了星载GNSS-R相控阵天线波束指向算法，对比了2种计算波束指向角的方法，并通过Matlab与STK联合仿真分析说明，使用探测仪速度和位置矢量进行波束角计算的方法，具有更高的精度，且实时性满足要求，适用于星载应用。

关键词星载GNSS-R；波束指向算法；波束角计算；速度位置矢量法

Research on Spaceborne GNSS-R Antenna Beam Pointing

DU Pu-yu,ZHOU Bo,QIN Jin

(ShanghaiAerospaceElectronicTechnologyInstitute,Shanghai201109,China)

AbstractThe application of Global Navigation Satellite Systems - Reflectometry(GNSS-R)to remote sensing and exploration is one of the hotspots in the field of remote sensing and navigation technologies.The geometrical relation of spaceborne GNSS-R remote sensing and exploration and beam pointing algorithm of phased array antenna are more complicate,with higher requirements of accuracy and realtime performance.Based on spaceborne GNSS-R application,this paper puts forward spaceborne GNSS-R phased array antenna beam pointing algorithm.The two methods of computing beam pointing angle are compared.The Matlab and STK combined simulation analysis shows that the method using position and velocity vectors for beam angle computing has higher accuracy and realtime performance,and is suitable for spaceborne missions.

Key wordsspaceborne GNSS-R;beam pointing algorithm;pointing angle calculation;PV vector method

0引言

GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflection)技术是通过微波遥感装置同时接收并处理导航卫星直射信号以及海面的反射信号，实现海洋特征要素提取或目标探测的技术[1,2]，是国内外遥感领域研究热点之一。GNSS-R探测仪对接收到的反射信号进行时延、多普勒补偿，然后与直射信号做互相关，得到所谓的DDM(Delay-Doppler Maps)，并由此反演海面状态参数[3]。

由于采用干涉式互相关结构[4]，GNSS-R探测仪需实时指向选定的导航卫星和其对应镜面反射点(以下简称镜点)。工程中，采用多波束上视/下视相控阵天线，上视天线指向导航卫星，下视天线指向其对应的镜点[5,6]，在多波束工作模式下，相控阵天线同时指向多对目标。

有关学者对传统意义下的卫星指向问题进行了研究，并给出了天线指向计算模型[7-10]，而星载GNSS-R遥感探测的波束指向算法对精度和实时性的要求更高。……