一种天线传输性能评估方法和装置与流程

本发明涉及星载双基地干涉合成孔径雷达(sar，syntheticapertureradar)相位同步技术，尤其涉及一种天线传输性能评估方法和装置。

背景技术：

根据星载双基地干涉sar(简称：星载双基sar或双基sar)的工作原理，为了实现星载双基sar的高分辨率成像，提高星载双基sar的干涉测量精度和系统性能，需要对双基进行同步。

星载双基sar相位同步方案可采用空间全覆盖的相位同步天线发射线性调频波进行脉冲对传，并通过脉冲压缩获取相位同步信号的初始相位，进而实现星载双基sar的相位同步；

根据星载双基sar的轨道构型和工作原理，精确验证星载双基sar相位同步天线的布局方案在单个轨道周期内是否满足星载双基sar的性能要求十分困难，需要从双基基线可用性、卫星遮挡的影响、相位同步天线对的选择、同步信号的接收功率以及信噪比等诸多方面对星载双基sar相位同步天线的布局合理性进行系统的评估和验证。

因此，如何实现对星载双基sar相位同步天线的传输性能进行全面的评估，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种天线传输性能评估方法和装置，能实现对星载双基sar相位同步天线的传输性能进行全面的评估。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种天线传输性能评估方法，所述方法包括：

根据预先测得的相位同步天线方向图，确定在每个预设姿态下，第一卫星和第二卫星上每个相位同步天线沿双基基线矢量方向的天线增益；

根据所述每个预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益最大值，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益最大值，采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数。

上述方案中，所述采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数，包括：

利用如下公式计算每个预设姿态下传输预设相位同步信号的最大接收功率：

其中，pρ表示所述最大接收功率，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示每个预设姿态分别对应的双基基线。

上述方案中，根据预设计算规则，确定预设相位同步信号的传输性能参数，包括：

利用如下公式计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大信噪比：

其中，snr表示所述最大信噪比，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示每个预设姿态分别对应的双基基线，tp表示预设相位同步信号脉冲宽度；b表示预设相位同步信号带宽；k表示玻尔兹曼常数；t表示相位同步天线华氏温度。

上述方案中，所述方法还包括：将当前预设姿态下，第一天线增益最大值对应的第一相位同步天线，和第二天线增益最大值对应的第二相位同步天线，作为当前预设姿态的主相位同步天线对。

上述方案中，所述方法还包括：将当前预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益次大值对应的第三相位同步天线，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益次大值对应的第四相位同步天线，作为当前预设姿态的备份相位同步天线对。

本发明实施例还提供了一种天线传输性能评估装置，所述装置包括：第一确定模块和第二确定模块；其中，

所述第一确定模块，用于根据预先测得的相位同步天线方向图，确定在每个预设姿态下，第一卫星和第二卫星上每个相位同步天线沿双基基线矢量方向的天线增益；

所述第二确定模块，用于根据所述每个预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益最大值，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益最大值，采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数。

上述方案中，所述第二确定模块，具体用于：

利用如下公式计算每个预设姿态下传输预设相位同步信号的最大接收功率：

其中，pρ表示所述最大接收功率，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示每个预设姿态分别对应的双基基线。

上述方案中，所述第二确定模块，具体用于：

利用如下公式计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大信噪比：

其中，snr表示所述最大信噪比，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示每个预设姿态分别对应的双基基线，tp表示预设相位同步信号脉冲宽度；b表示预设相位同步信号带宽；k表示玻尔兹曼常数；t表示相位同步天线华氏温度。

上述方案中，所述第二确定模块，还用于：将当前预设姿态下，第一天线增益最大值对应的第一相位同步天线，和第二天线增益最大值对应的第二相位同步天线，作为当前预设姿态的主相位同步天线对。

上述方案中，所述第二确定模块，还用于：将当前预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益次大值对应的第三相位同步天线，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益次大值对应的第四相位同步天线，作为当前预设姿态的备份相位同步天线对。

本发明实施例还一种存储介质，其上存储有可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现上述方法中任一种所述天线传输性能评估方法的步骤。

本发明实施例还一种天线传输性能评估装置，包括处理器、存储器及存储在存储器上并能够有所述处理器运行的可执行程序，所述处理器运行所述可执行程序时执行上述方法中任一种所述天线传输性能评估方法的步骤。本发明实施例所提供的天线传输性能评估方法和装置，根据预先测得的相位同步天线方向图，确定在每个预设姿态下，第一卫星和第二卫星上每个相位同步天线沿双基基线矢量方向的天线增益；根据所述每个预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益最大值，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益最大值，采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数。如此，实现对星载双基sar相位同步天线的传输性能进行全面的评估。

附图说明

图1为本发明实施例天线传输性能评估方法的流程示意图；

图2为本发明实施例卫星轨道六根数示意图；

图3为本发明实施例双基基线随运行时间的变化示意图；

图4为本发明实施例卫星平台模型示意图；

图5为本发明实施例顺轨基线随运行时间的变化示意图；

图6为本发明实施例交轨基线随运行时间的变化示意图；

图7为本发明实施例双基sar可工作区域示意图；

图8为本发明实施例主星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角示意图；

图9为本发明实施例辅星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角示意图；

图10为本发明实施例主星相位同步天线发射信号的天线增益最大值示意图；

图11为本发明实施例辅星相位同步天线发射信号的天线增益最大值示意图；

图12为本发明实施例被接收信号的最大接收功率示意图；

图13为本发明实施例被接收信号的最大信噪比示意图；

图14为本发明实施例天线增益为-2db时被接收信号的最大信噪比示意图；

图15为本发明实施例天线传输性能评估装置组成结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例中，根据预先测得的相位同步天线方向图，确定在每个预设姿态下，第一卫星和第二卫星上每个相位同步天线沿双基基线矢量方向的天线增益；根据所述每个预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益最大值，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益最大值，采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数。

本发明实施例提供的天线传输性能评估方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤101：根据预先测得的相位同步天线方向图，确定在每个预设姿态下，第一卫星和第二卫星上每个相位同步天线沿双基基线矢量方向的天线增益；

这里，可以在计算机等运算设备中，通过模拟等方式实现对双基sar相位同步天线进行传输性能的评估；

相位同步天线方向图可以是指在相位同步天线的天线增益随方向变化的图形，是对相位同步天线方向图特性的图形描述方法，可以从天线方向图中得到各空间角度对应的天线增益；通常可以采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。可以通过当前位置与相位天线波束中心的夹角，从相位同步天线方向图中得到当前位置的天线增益；相位同步天线方向图可以通过在微波暗室中通过实际测量取得；

所述第一卫星和第二卫星可以是星载双基sar中的主星和辅星；当第一卫星为主星时，第二卫星为辅星；当第一卫星为辅星时，第二卫星为主星。第一卫星和第二卫星上通常分别设置1个以上的相位同步天线，第一卫星和第二卫星通过各自的相位同步天线交替向对方传输相位同步信号。

所述双基基线是指第一卫星和第二卫星在轨道上两颗卫星质心之间的直线距离；可以通过轨道模拟等获取第一卫星和第二卫星的双基基线；如图2所示，可以从星载双基sar的卫星星历表中得到卫星的轨道六根数：轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角。根据卫星的轨道六根数，并且在考虑地球动力学形状因子j2或j4摄动影响的前提下，计算得到高空处的第一卫星和第二卫星在一个轨道周期内相对于大地参考坐标系的轨道数据。

对获取的第一卫星和第二卫星的轨道数据进行处理，确定各时间点第一卫星和第二卫星的位置，可以得到第一卫星和第二卫星双基基线随卫星运行时间的变化情况，双基基线随时间变化可以如图3所示；同时也可以获取第一卫星和第二卫星在轨道上两颗卫星质心之间的连线的空间角度，即双基sar的双基基线矢量；

第一卫星和第二卫星之间的相位同步信号通常认为沿双基基线矢量传输，因此，可以通过第一卫星和第二卫星上相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角，通过相位同步天线本体的方向图查得每个天线在双基基线矢量上的天线增益。

实际应用中，可以在计算机等设备中模拟建立如图4所示的第一卫星或第二卫星的模型，如图4所述的模型中，包括一个卫星41和设置于卫星41上的4个相位同步天线42；根据卫星模型和双基基线矢量，可以确定第一卫星和第二卫星上相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角；

建立卫星模型同时可以判断是否发生了相位同步天线被星体遮挡的情况，可以去除双基相位同步过程中发生了星体遮挡的相位同步信号；可以通过判断卫星星体是否阻挡相位同步天线沿双基基线矢量向对端卫星发射相位同步信号来确定是否发生了相位同步天线被星体遮挡的情况。

所述预设姿态可以是在不同时间点第一卫星和第二卫星所处的运行姿态，通常卫星在轨道运行的不同时间点运行姿态不同，可以在计算机中模拟不同时间点的不同运行姿态；进而获取不同之态下的天线增益。实际应用中，可以采用计算机等设备模拟出第一卫星和第二卫星在轨道上的任意姿态；可以连续生成四个[0,1]范围内的随机数，设置为卫星的姿态四元数，即随机设置卫星的横滚角(roll)、俯仰角(pitch)和航向角(yaw)等。实现第一卫星和第二卫星在空间内的任意旋转，从而模拟出第一卫星和第二卫星在任意姿态下的相位同步通信。

通常，可以将图3所示的双基基线在沿着卫星运行方向和垂直卫星运行方向分别做投影映射，即可得到如图5所示的星载双基sar的顺轨基线和如图6所示的交轨基线随卫星运行时间的变化情况。根据星载双基sar可工作的顺轨基线和交轨基线的指标要求选择双基sar的可工作区域，如判断第一卫星和第二卫星顺轨基线和/或交轨基线是否超出预设的基线阈值，如超出则认为第一卫星和第二卫星不在可工作区域，如图7所示，曲线71、曲线72和曲线73线分别为：顺轨基线、交轨基线和双基基线随地球纬度的变化情况；曲线71和曲线72的实线部分为双基sar可工作的纬度区域。

步骤102：根据所述每个预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益最大值，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益最大值，采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数；

这里，可以从每个预设姿态下的第一卫星在每个相位同步天线的天线增益中得到每个预设姿态对应的天线增益最大值，即第一天线增益最大值，在不同姿态下第一天线增益最大值可以是不同天线的天线增益；同样可以得到不同姿态下第二卫星的第二天线增益最大值，在此不再赘述。

实际应用中，以图2所示的轨道六根数，图3所示的双基基线和图4所示的卫星模型为例，可以通过对第一卫星和第二卫星轨道数据进行处理，以第一卫星为主星第二卫星为辅星为例，可以计算得到：在主星发射相位同步信号，辅星接收相位同步信号的情况下，主星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ1可以如图8所示，图中a、b、c、d所指的曲线分别表示主星上四个相位同步天线在不同时间点天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角；在辅星发射相位同步信号，主星接收相位同步信号的情况下，辅星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ2可以如图9所示，图中e、f、g、h所指的曲线分别表示辅星星上四个相位同步天线在不同时间点天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角。

根据真实测量的相位同步天线方向图，根据相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ1和θ2，可以得到：在主星发射相位同步信号，辅星接收相位同步信号的情况下，主星沿双基基线矢量发射的相位同步信号的天线增益最大值如图10所示；在辅星发射相位同步信号，主星接收相位同步信号的情况下，辅星发射沿双基基线矢量发射的相位同步信号的天线增益最大值如图11所示；

所述预设计算规则，可以根据相位同步信号的传输特性设置，可以是理论公式或者实际经验值等；通过第一天线增益最大值和第二天线增益最大值得到接收功率、信噪比等传输性能参数；所述预设相位同步信号可以是实际需要传输的相位同步信号，可以预设实际相位同步信号的发射功率、带宽、宽度和波长等，用于作为预设计算规则的已知输入项。

进一步的，可以根据第一天线增益最大值和第二天线增益最大值，计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大接收功率；相位同步天线接收相位同步信号的最大接收功率可以用表达式(1)表示：

其中，pρ表示所述最大接收功率，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示每个预设姿态分别对应的双基基线。根据对图3所示的双基基线、以及图10和图11的天线增益最大值数据进行计算，可以得到如图12所示的单个轨道周期内相位同步信号传输后，相位同步天线接收端的最大接收功率。

进一步的，可以根据第一天线增益最大值和第二天线增益最大值，计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大信噪比，最大信噪比可以用表达式(2)表示：

其中，snr表示所述最大信噪比，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示双基基线，tp表示预设相位同步信号脉冲宽度；b表示预设相位同步信号带宽；r表示双基基线；k表示玻尔兹曼常数；t表示相位同步天线华氏温度。所述相位同步天线温度可以根据历史经验得到。根据对图3所示的双基基线、以及图10和图11的天线增益最大值数据进行计算，可以得到如图13所示单个轨道周期内相位同步信号传输后，相位同步天线接收端的最大信噪比；假设相位同步天线方向图增益为-2db，计算得到单个轨道周期内，相位同步信号的最大信噪比如图14所示，如此，实现对双基同步过程中最差snr情况的分析。

进一步的，可以将当前预设姿态下，第一天线增益最大值对应的第一相位同步天线，和第二天线增益最大值对应的第二相位同步天线，作为当前预设姿态的主相位同步天线对；

可以通过对比选择主星发射辅星接收、辅星发射主星接收的相位同步信号天线增益积最大的一组相位同步天线对作为双基sar第一选择的相位同步天线对。

进一步的，可以将当前预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益次大值对应的第三相位同步天线，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益次大值对应的第四相位同步天线，作为当前预设姿态的备份相位同步天线对；如此，可以完成星载双基sar的主相位同步天线对和备份相位同步天线对的确定；这里，主相位同步天线对和备份相位同步天线对是对于某一预设姿态而言的，不同的卫星姿态下主相位同步天线对和备份相位同步天线对可以是不同的天线对。

通过采用本发明实施例提供的方法，可以对第一卫星和第二卫星的相位天线传输性能做出完善的评估；可以通过不断调整天线位置、指向等达到到预期的相位天线传输性能。

在上述测试和调整的基础上，还可以在地面进行卫星相位同步天线布局合理性验证的缩比实验。可以按比例缩小卫星及卫星上设置的相位同步天线，在暗室中测试卫星各相位同步天线的空间覆盖状况。

本发明实施例提供的天线传输性能评估装置，如图15所示，包括：第一确定模块151和第二确定模块152；其中，

所述第一确定模块151，用于根据预先测得的相位同步天线方向图，确定在每个预设姿态下，第一卫星和第二卫星上每个相位同步天线沿双基基线矢量方向的天线增益；

这里，可以在计算机等运算设备中，通过模拟等方式实现对双基sar相位同步天线进行传输性能的评估；

相位同步天线方向图可以是指在相位同步天线的天线增益随方向变化的图形，是对相位同步天线方向图特性的图形描述方法，可以从天线方向图中得到各空间角度对应的天线增益；通常可以采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。可以通过当前位置与相位天线波束中心的夹角，从相位同步天线方向图中得到当前位置的天线增益；相位同步天线方向图可以通过在微波暗室中通过实际测量取得；

所述第一卫星和第二卫星可以是星载双基sar中的主星和辅星；当第一卫星为主星时，第二卫星为辅星；当第一卫星为辅星时，第二卫星为主星。第一卫星和第二卫星上通常分别设置1个以上的相位同步天线，第一卫星和第二卫星通过各自的相位同步天线交替向对方传输相位同步信号。

所述双基基线是指第一卫星和第二卫星在轨道上两颗卫星质心之间的直线距离；可以通过轨道模拟等获取第一卫星和第二卫星的双基基线；如图2所示，可以从星载双基sar的卫星星历表中得到卫星的轨道六根数：轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角。根据卫星的轨道六根数，并且在考虑地球动力学形状因子j2或j4摄动影响的前提下，计算得到高空处的第一卫星和第二卫星在一个轨道周期内相对于大地参考坐标系的轨道数据。

对获取的第一卫星和第二卫星的轨道数据进行处理，确定各时间点第一卫星和第二卫星的位置，可以得到第一卫星和第二卫星双基基线随卫星运行时间的变化情况，双基基线随时间变化可以如图3所示；同时也可以获取第一卫星和第二卫星在轨道上两颗卫星质心之间的连线的空间角度，即双基sar的双基基线矢量；

第一卫星和第二卫星之间的相位同步信号通常认为沿双基基线矢量传输，因此，可以通过第一卫星和第二卫星上相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角，通过相位同步天线本体的方向图查得每个天线在双基基线矢量上的天线增益。

实际应用中，可以在计算机等设备中模拟建立如图4所示的第一卫星或第二卫星的模型，如图4所述的模型中，包括一个卫星41和设置于卫星41上的4个相位同步天线42；根据卫星模型和双基基线矢量，可以确定第一卫星和第二卫星上相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角；

建立卫星模型同时可以判断是否发生了相位同步天线被星体遮挡的情况，可以去除双基相位同步过程中发生了星体遮挡的相位同步信号；可以通过判断卫星星体是否阻挡相位同步天线沿双基基线矢量向对端卫星发射相位同步信号来确定是否发生了相位同步天线被星体遮挡的情况。

所述预设姿态可以是在不同时间点第一卫星和第二卫星所处的运行姿态，通常卫星在轨道运行的不同时间点运行姿态不同，可以在计算机中模拟不同时间点的不同运行姿态；进而获取不同之态下的天线增益。实际应用中，可以采用计算机等设备模拟出第一卫星和第二卫星在轨道上的任意姿态；可以连续生成四个[0,1]范围内的随机数，设置为卫星的姿态四元数，即随机设置卫星的横滚角(roll)、俯仰角(pitch)和航向角(yaw)等。实现第一卫星和第二卫星在空间内的任意旋转，从而模拟出第一卫星和第二卫星在任意姿态下的相位同步通信。

通常，可以将图3所示的双基基线在沿着卫星运行方向和垂直卫星运行方向分别做投影映射，即可得到如图5所示的星载双基sar的顺轨基线和如图6所示的交轨基线随卫星运行时间的变化情况。根据星载双基sar可工作的顺轨基线和交轨基线的指标要求选择双基sar的可工作区域，如判断第一卫星和第二卫星顺轨基线和/或交轨基线是否超出预设的基线阈值，如超出则认为第一卫星和第二卫星不在可工作区域，如图7所示，曲线71、曲线72和曲线73线分别为：顺轨基线、交轨基线和双基基线随地球纬度的变化情况；；曲线71和曲线72的实线部分为双基sar可工作的纬度区域。

所述第二确定模块152，用于根据所述每个预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益最大值，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益最大值，采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数；

这里，可以从每个预设姿态下的第一卫星在每个相位同步天线的天线增益中得到每个预设姿态对应的天线增益最大值，即第一天线增益最大值，在不同姿态下第一天线增益最大值可以是不同天线的天线增益；同样可以得到不同姿态下第二卫星的第二天线增益最大值，在此不再赘述。

实际应用中，以图2所示的轨道六根数，图3所示的双基基线和图4所示的卫星模型为例，可以通过对第一卫星和第二卫星轨道数据进行处理，以第一卫星为主星第二卫星为辅星为例，可以计算得到：在主星发射相位同步信号，辅星接收相位同步信号的情况下，主星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ1可以如图8所示，图中a、b、c、d所指的曲线分别表示主星上四个相位同步天线在不同时间点天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角；在辅星发射相位同步信号，主星接收相位同步信号的情况下，辅星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ2可以如图9所示，图中e、f、g、h所指的曲线分别表示辅星星上四个相位同步天线在不同时间点天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角。

根据真实测量的相位同步天线方向图，根据相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ1和θ2，可以得到：在主星发射相位同步信号，辅星接收相位同步信号的情况下，主星沿双基基线矢量发射的相位同步信号的天线增益最大值如图10所示；在辅星发射相位同步信号，主星接收相位同步信号的情况下，辅星发射沿双基基线矢量发射的相位同步信号的天线增益最大值如图11所示；

所述预设计算规则，可以根据相位同步信号的传输特性设置，可以是理论公式或者实际经验值等；通过第一天线增益最大值和第二天线增益最大值得到接收功率、信噪比等传输性能参数；所述预设相位同步信号可以是实际需要传输的相位同步信号，可以预设实际相位同步信号的发射功率、带宽、宽度和波长等，用于作为预设计算规则的已知输入项。

进一步的，可以根据第一天线增益最大值和第二天线增益最大值，计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大接收功率；相位同步天线接收相位同步信号的最大接收功率可以用表达式(1)表示；

其中，pρ表示所述最大接收功率，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示每个预设姿态分别对应的双基基线。根据对图3所示的双基基线、以及图10和图11的天线增益最大值数据进行计算，可以得到如图12所示的单个轨道周期内相位同步信号传输后，相位同步天线接收端的最大接收功率。

进一步的，可以根据第一天线增益最大值和第二天线增益最大值，计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大信噪比，最大信噪比可以用表达式(2)表示；

其中，snr表示所述最大信噪比，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示双基基线，tp表示预设相位同步信号脉冲宽度；b表示预设相位同步信号带宽；r表示双基基线；k表示玻尔兹曼常数；t表示相位同步天线华氏温度。所述相位同步天线温度可以根据历史经验得到。根据对图3所示的双基基线、以及图10和图11的天线增益最大值数据进行计算，可以得到如图13所示单个轨道周期内相位同步信号传输后，相位同步天线接收端的最大信噪比；假设相位同步天线方向图增益为-2db，计算得到单个轨道周期内，相位同步信号的最大信噪比如图14所示，如此，实现对双基同步过程中最差snr情况的分析。

进一步的，可以将当前预设姿态下，第一天线增益最大值对应的第一相位同步天线，和第二天线增益最大值对应的第二相位同步天线，作为当前预设姿态的主相位同步天线对；

可以通过对比选择主星发射辅星接收、辅星发射主星接收的相位同步信号天线增益积最大的一组相位同步天线对作为双基sar第一选择的相位同步天线对。

进一步的，可以将当前预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益次大值对应的第三相位同步天线，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益次大值对应的第四相位同步天线，作为当前预设姿态的备份相位同步天线对；如此，可以完成星载双基sar的主相位同步天线对和备份相位同步天线对的确定；这里，主相位同步天线对和备份相位同步天线对是对于某一预设姿态而言的，不同的卫星姿态下主相位同步天线对和备份相位同步天线对可以是不同的天线对。

通过采用本发明实施例提供的方法，可以对第一卫星和第二卫星的相位天线传输性能做出完善的评估；可以通过不断调整天线位置、指向等达到到预期的相位天线传输性能。

在上述测试和调整的基础上，还可以在地面进行卫星相位同步天线布局合理性验证的缩比实验。可以按比例缩小卫星及卫星上设置的相位同步天线，在暗室中测试卫星各相位同步天线的空间覆盖状况

在实际应用中，所述第一确定模块151和第二确定模块152均可以由计算机等模拟装置中的cpu、微处理器(mcu)、数字信号处理器(dsp)、或现场可编程门阵列(fpga)等实现。

本发明实施例提供的存储介质，其上存储有可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现天线传输性能评估方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤101：根据预先测得的相位同步天线方向图，确定在每个预设姿态下，第一卫星和第二卫星上每个相位同步天线沿双基基线矢量方向的天线增益；

这里，可以在计算机等运算设备中，通过模拟等方式实现对双基sar相位同步天线进行传输性能的评估；

相位同步天线方向图可以是指在相位同步天线的天线增益随方向变化的图形，是对相位同步天线方向图特性的图形描述方法，可以从天线方向图中得到各空间角度对应的天线增益；通常可以采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。可以通过当前位置与相位天线波束中心的夹角，从相位同步天线方向图中得到当前位置的天线增益；相位同步天线方向图可以通过在微波暗室中通过实际测量取得；

所述第一卫星和第二卫星可以是星载双基sar中的主星和辅星；当第一卫星为主星时，第二卫星为辅星；当第一卫星为辅星时，第二卫星为主星。第一卫星和第二卫星上通常分别设置1个以上的相位同步天线，第一卫星和第二卫星通过各自的相位同步天线交替向对方传输相位同步信号。

所述双基基线是指第一卫星和第二卫星在轨道上两颗卫星质心之间的直线距离；可以通过轨道模拟等获取第一卫星和第二卫星的双基基线；如图2所示，可以从星载双基sar的卫星星历表中得到卫星的轨道六根数：轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角。根据卫星的轨道六根数，并且在考虑地球动力学形状因子j2或j4摄动影响的前提下，计算得到高空处的第一卫星和第二卫星在一个轨道周期内相对于大地参考坐标系的轨道数据。

对获取的第一卫星和第二卫星的轨道数据进行处理，确定各时间点第一卫星和第二卫星的位置，可以得到第一卫星和第二卫星双基基线随卫星运行时间的变化情况，双基基线随时间变化可以如图3所示；同时也可以获取第一卫星和第二卫星在轨道上两颗卫星质心之间的连线的空间角度，即双基sar的双基基线矢量；

第一卫星和第二卫星之间的相位同步信号通常认为沿双基基线矢量传输，因此，可以通过第一卫星和第二卫星上相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角，通过相位同步天线本体的方向图查得每个天线在双基基线矢量上的天线增益。

实际应用中，可以在计算机等设备中模拟建立如图4所示的第一卫星或第二卫星的模型，如图4所述的模型中，包括一个卫星41和设置于卫星41上的4个相位同步天线42；根据卫星模型和双基基线矢量，可以确定第一卫星和第二卫星上相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角；

建立卫星模型同时可以判断是否发生了相位同步天线被星体遮挡的情况，可以去除双基相位同步过程中发生了星体遮挡的相位同步信号；可以通过判断卫星星体是否阻挡相位同步天线沿双基基线矢量向对端卫星发射相位同步信号来确定是否发生了相位同步天线被星体遮挡的情况。

所述预设姿态可以是在不同时间点第一卫星和第二卫星所处的运行姿态，通常卫星在轨道运行的不同时间点运行姿态不同，可以在计算机中模拟不同时间点的不同运行姿态；进而获取不同之态下的天线增益。实际应用中，可以采用计算机等设备模拟出第一卫星和第二卫星在轨道上的任意姿态；可以连续生成四个[0,1]范围内的随机数，设置为卫星的姿态四元数，即随机设置卫星的横滚角(roll)、俯仰角(pitch)和航向角(yaw)等。实现第一卫星和第二卫星在空间内的任意旋转，从而模拟出第一卫星和第二卫星在任意姿态下的相位同步通信。

通常，可以将图3所示的双基基线在沿着卫星运行方向和垂直卫星运行方向分别做投影映射，即可得到如图5所示的星载双基sar的顺轨基线和如图6所示的交轨基线随卫星运行时间的变化情况。根据星载双基sar可工作的顺轨基线和交轨基线的指标要求选择双基sar的可工作区域，如判断第一卫星和第二卫星顺轨基线和/或交轨基线是否超出预设的基线阈值，如超出则认为第一卫星和第二卫星不在可工作区域，如图7所示，曲线71、曲线72和曲线73线分别为：顺轨基线、交轨基线和双基基线随地球纬度的变化情况；；曲线71和曲线72的实线部分为双基sar可工作的纬度区域。

步骤102：根据所述每个预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益最大值，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益最大值，采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数；

这里，可以从每个预设姿态下的第一卫星在每个相位同步天线的天线增益中得到每个预设姿态对应的天线增益最大值，即第一天线增益最大值，在不同姿态下第一天线增益最大值可以是不同天线的天线增益；同样可以得到不同姿态下第二卫星的第二天线增益最大值，在此不再赘述。

实际应用中，以图2所示的轨道六根数，图3所示的双基基线和图4所示的卫星模型为例，可以通过对第一卫星和第二卫星轨道数据进行处理，以第一卫星为主星第二卫星为辅星为例，可以计算得到：在主星发射相位同步信号，辅星接收相位同步信号的情况下，主星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ1可以如图8所示，图中a、b、c、d所指的曲线分别表示主星上四个相位同步天线在不同时间点天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角；在辅星发射相位同步信号，主星接收相位同步信号的情况下，辅星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ2可以如图9所示，图中e、f、g、h所指的曲线分别表示辅星星上四个相位同步天线在不同时间点天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角。

根据真实测量的相位同步天线方向图，根据相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ1和θ2，可以得到：在主星发射相位同步信号，辅星接收相位同步信号的情况下，主星沿双基基线矢量发射的相位同步信号的天线增益最大值如图10所示；在辅星发射相位同步信号，主星接收相位同步信号的情况下，辅星发射沿双基基线矢量发射的相位同步信号的天线增益最大值如图11所示；

所述预设计算规则，可以根据相位同步信号的传输特性设置，可以是理论公式或者实际经验值等；通过第一天线增益最大值和第二天线增益最大值得到接收功率、信噪比等传输性能参数；所述预设相位同步信号可以是实际需要传输的相位同步信号，可以预设实际相位同步信号的发射功率、带宽、宽度和波长等，用于作为预设计算规则的已知输入项。

进一步的，可以根据第一天线增益最大值和第二天线增益最大值，计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大接收功率；相位同步天线接收相位同步信号的最大接收功率可以用表达式(1)表示；

其中，pρ表示所述最大接收功率，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示每个预设姿态分别对应的双基基线。根据对图3所示的双基基线、以及图10和图11的天线增益最大值数据进行计算，可以得到如图12所示的单个轨道周期内相位同步信号传输后，相位同步天线接收端的最大接收功率。

进一步的，可以根据第一天线增益最大值和第二天线增益最大值，计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大信噪比，最大信噪比可以用表达式(2)表示；

其中，snr表示所述最大信噪比，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示双基基线，tp表示预设相位同步信号脉冲宽度；b表示预设相位同步信号带宽；r表示双基基线；k表示玻尔兹曼常数；t表示相位同步天线华氏温度。所述相位同步天线温度可以根据历史经验得到。根据对图3所示的双基基线、以及图10和图11的天线增益最大值数据进行计算，可以得到如图13所示单个轨道周期内相位同步信号传输后，相位同步天线接收端的最大信噪比；假设相位同步天线方向图增益为-2db，计算得到单个轨道周期内，相位同步信号的最大信噪比如图14所示，如此，实现对双基同步过程中最差snr情况的分析。

进一步的，可以将当前预设姿态下，第一天线增益最大值对应的第一相位同步天线，和第二天线增益最大值对应的第二相位同步天线，作为当前预设姿态的主相位同步天线对；

可以通过对比选择主星发射辅星接收、辅星发射主星接收的相位同步信号天线增益积最大的一组相位同步天线对作为双基sar第一选择的相位同步天线对。

进一步的，可以将当前预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益次大值对应的第三相位同步天线，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益次大值对应的第四相位同步天线，作为当前预设姿态的备份相位同步天线对；如此，可以完成星载双基sar的主相位同步天线对和备份相位同步天线对的确定；这里，主相位同步天线对和备份相位同步天线对是对于某一预设姿态而言的，不同的卫星姿态下主相位同步天线对和备份相位同步天线对可以是不同的天线对。

通过采用本发明实施例提供的方法，可以对第一卫星和第二卫星的相位天线传输性能做出完善的评估；可以通过不断调整天线位置、指向等达到到预期的相位天线传输性能。

在上述测试和调整的基础上，还可以在地面进行卫星相位同步天线布局合理性验证的缩比实验。可以按比例缩小卫星及卫星上设置的相位同步天线，在暗室中测试卫星各相位同步天线的空间覆盖状况。

本发明实施例提供的天线传输性能评估装置，包括处理器、存储器及存储在存储器上并能够有所述处理器运行的可执行程序，所述处理器运行所述可执行程序时执行实现天线传输性能评估方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤101：根据预先测得的相位同步天线方向图，确定在每个预设姿态下，第一卫星和第二卫星上每个相位同步天线沿双基基线矢量方向的天线增益；

这里，可以在计算机等运算设备中，通过模拟等方式实现对双基sar相位同步天线进行传输性能的评估；

相位同步天线方向图可以是指在相位同步天线的天线增益随方向变化的图形，是对相位同步天线方向图特性的图形描述方法，可以从天线方向图中得到各空间角度对应的天线增益；通常可以采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。可以通过当前位置与相位天线波束中心的夹角，从相位同步天线方向图中得到当前位置的天线增益；相位同步天线方向图可以通过在微波暗室中通过实际测量取得；

所述第一卫星和第二卫星可以是星载双基sar中的主星和辅星；当第一卫星为主星时，第二卫星为辅星；当第一卫星为辅星时，第二卫星为主星。第一卫星和第二卫星上通常分别设置1个以上的相位同步天线，第一卫星和第二卫星通过各自的相位同步天线交替向对方传输相位同步信号。

所述双基基线是指第一卫星和第二卫星在轨道上两颗卫星质心之间的直线距离；可以通过轨道模拟等获取第一卫星和第二卫星的双基基线；如图2所示，可以从星载双基sar的卫星星历表中得到卫星的轨道六根数：轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角。根据卫星的轨道六根数，并且在考虑地球动力学形状因子j2或j4摄动影响的前提下，计算得到高空处的第一卫星和第二卫星在一个轨道周期内相对于大地参考坐标系的轨道数据。

对获取的第一卫星和第二卫星的轨道数据进行处理，确定各时间点第一卫星和第二卫星的位置，可以得到第一卫星和第二卫星双基基线随卫星运行时间的变化情况，双基基线随时间变化可以如图3所示；同时也可以获取第一卫星和第二卫星在轨道上两颗卫星质心之间的连线的空间角度，即双基sar的双基基线矢量；

第一卫星和第二卫星之间的相位同步信号通常认为沿双基基线矢量传输，因此，可以通过第一卫星和第二卫星上相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角，通过相位同步天线本体的方向图查得每个天线在双基基线矢量上的天线增益。

实际应用中，可以在计算机等设备中模拟建立如图4所示的第一卫星或第二卫星的模型，如图4所述的模型中，包括一个卫星41和设置于卫星41上的4个相位同步天线42；根据卫星模型和双基基线矢量，可以确定第一卫星和第二卫星上相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角；

建立卫星模型同时可以判断是否发生了相位同步天线被星体遮挡的情况，可以去除双基相位同步过程中发生了星体遮挡的相位同步信号；可以通过判断卫星星体是否阻挡相位同步天线沿双基基线矢量向对端卫星发射相位同步信号来确定是否发生了相位同步天线被星体遮挡的情况。

所述预设姿态可以是在不同时间点第一卫星和第二卫星所处的运行姿态，通常卫星在轨道运行的不同时间点运行姿态不同，可以在计算机中模拟不同时间点的不同运行姿态；进而获取不同之态下的天线增益。实际应用中，可以采用计算机等设备模拟出第一卫星和第二卫星在轨道上的任意姿态；可以连续生成四个[0,1]范围内的随机数，设置为卫星的姿态四元数，即随机设置卫星的横滚角(roll)、俯仰角(pitch)和航向角(yaw)等。实现第一卫星和第二卫星在空间内的任意旋转，从而模拟出第一卫星和第二卫星在任意姿态下的相位同步通信。

通常，可以将图3所示的双基基线在沿着卫星运行方向和垂直卫星运行方向分别做投影映射，即可得到如图5所示的星载双基sar的顺轨基线和如图6所示的交轨基线随卫星运行时间的变化情况。根据星载双基sar可工作的顺轨基线和交轨基线的指标要求选择双基sar的可工作区域，如判断第一卫星和第二卫星顺轨基线和/或交轨基线是否超出预设的基线阈值，如超出则认为第一卫星和第二卫星不在可工作区域，如图7所示，曲线71、曲线72和曲线73线分别为：顺轨基线、交轨基线和双基基线随地球纬度的变化情况；；曲线71和曲线72的实线部分为双基sar可工作的纬度区域。

步骤102：根据所述每个预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益最大值，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益最大值，采用预设计算规则，确定所述每个预设姿态下传输预设相位同步信号的传输性能参数；

这里，可以从每个预设姿态下的第一卫星在每个相位同步天线的天线增益中得到每个预设姿态对应的天线增益最大值，即第一天线增益最大值，在不同姿态下第一天线增益最大值可以是不同天线的天线增益；同样可以得到不同姿态下第二卫星的第二天线增益最大值，在此不再赘述。

实际应用中，以图2所示的轨道六根数，图3所示的双基基线和图4所示的卫星模型为例，可以通过对第一卫星和第二卫星轨道数据进行处理，以第一卫星为主星第二卫星为辅星为例，可以计算得到：在主星发射相位同步信号，辅星接收相位同步信号的情况下，主星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ1可以如图8所示，图中a、b、c、d所指的曲线分别表示主星上四个相位同步天线在不同时间点天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角；在辅星发射相位同步信号，主星接收相位同步信号的情况下，辅星相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ2可以如图9所示，图中e、f、g、h所指的曲线分别表示辅星星上四个相位同步天线在不同时间点天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角。

根据真实测量的相位同步天线方向图，根据相位同步天线波束中心指向与双基基线矢量的夹角θ1和θ2，可以得到：在主星发射相位同步信号，辅星接收相位同步信号的情况下，主星沿双基基线矢量发射的相位同步信号的天线增益最大值如图10所示；在辅星发射相位同步信号，主星接收相位同步信号的情况下，辅星发射沿双基基线矢量发射的相位同步信号的天线增益最大值如图11所示；

所述预设计算规则，可以根据相位同步信号的传输特性设置，可以是理论公式或者实际经验值等；通过第一天线增益最大值和第二天线增益最大值得到接收功率、信噪比等传输性能参数；所述预设相位同步信号可以是实际需要传输的相位同步信号，可以预设实际相位同步信号的发射功率、带宽、宽度和波长等，用于作为预设计算规则的已知输入项。

进一步的，可以根据第一天线增益最大值和第二天线增益最大值，计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大接收功率；相位同步天线接收相位同步信号的最大接收功率可以用表达式(1)表示；

其中，pρ表示所述最大接收功率，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示每个预设姿态分别对应的双基基线。根据对图3所示的双基基线、以及图10和图11的天线增益最大值数据进行计算，可以得到如图12所示的单个轨道周期内相位同步信号传输后，相位同步天线接收端的最大接收功率。

进一步的，可以根据第一天线增益最大值和第二天线增益最大值，计算每个预设姿态下预设相位同步信号的最大信噪比，最大信噪比可以用表达式(2)表示；

其中，snr表示所述最大信噪比，pt表示预设相位同步信号的发射功率，g1表示每个预设姿态分别对应的第一天线增益最大值，g2表示每个预设姿态分别对应的第二天线增益最大值，λ表示预设相位同步信号波长，r表示双基基线，tp表示预设相位同步信号脉冲宽度；b表示预设相位同步信号带宽；r表示双基基线；k表示玻尔兹曼常数；t表示相位同步天线华氏温度。所述相位同步天线温度可以根据历史经验得到。根据对图3所示的双基基线、以及图10和图11的天线增益最大值数据进行计算，可以得到如图13所示单个轨道周期内相位同步信号传输后，相位同步天线接收端的最大信噪比；假设相位同步天线方向图增益为-2db，计算得到单个轨道周期内，相位同步信号的最大信噪比如图14所示，如此，实现对双基同步过程中最差snr情况的分析。

进一步的，可以将当前预设姿态下，第一天线增益最大值对应的第一相位同步天线，和第二天线增益最大值对应的第二相位同步天线，作为当前预设姿态的主相位同步天线对；

可以通过对比选择主星发射辅星接收、辅星发射主星接收的相位同步信号天线增益积最大的一组相位同步天线对作为双基sar第一选择的相位同步天线对。

进一步的，可以将当前预设姿态下，所述第一卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第一天线增益次大值对应的第三相位同步天线，和所述第二卫星上每个相位同步天线的天线增益中的第二天线增益次大值对应的第四相位同步天线，作为当前预设姿态的备份相位同步天线对；如此，可以完成星载双基sar的主相位同步天线对和备份相位同步天线对的确定；这里，主相位同步天线对和备份相位同步天线对是对于某一预设姿态而言的，不同的卫星姿态下主相位同步天线对和备份相位同步天线对可以是不同的天线对。

通过采用本发明实施例提供的方法，可以对第一卫星和第二卫星的相位天线传输性能做出完善的评估；可以通过不断调整天线位置、指向等达到到预期的相位天线传输性能。

在上述测试和调整的基础上，还可以在地面进行卫星相位同步天线布局合理性验证的缩比实验。可以按比例缩小卫星及卫星上设置的相位同步天线，在暗室中测试卫星各相位同步天线的空间覆盖状况。

以上所述，仅为本发明的最佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。