L波段差分干涉SAR卫星严格回归轨道优化设计方法

相比于传统SAR卫星应用方向,我国第一代L波段差分干涉SAR卫星主要用于实现全球精准地表形变测量。为了达到重轨差分干涉优于5 cm的形变测量指标,首先需要解决卫星空间基准轨道高精度回归的工程难题。对此,本文提出一种严格回归轨道优化设计方法,通过地球重力场阶数需求分析建立卫星高阶动力学模型,将J4摄动下修正的太阳同步回归轨道参数作为优化算法初值,以卫星WGS-84坐标系位置、速度回归精度满足收敛阈值为目标,利用启发式多目标进化算法开展轨道参数寻优。仿真试验表明,寻优结果回归精度可达厘米级,优于既定工程指标,并且本文方法有效性和正确性已经过L波段差分干涉SAR卫星在轨验证。

L波段差分干涉SAR卫星影像射频干扰分析与流程化抑制方法

陆地探测一号(简称“陆探一号”,LT-1)是中国首个以陆地SAR干涉测量为核心任务的L波段差分干涉合成孔径雷达卫星,通过双星绕飞、跟飞两种工作模式,利用差分干涉形变测量和干涉测高的技术,能够全天时、全天候实现高精度地表形变监测、地形测绘等任务。LT-1卫星运行于无线电业务分配比较密集的L波段,在部分地区面临着严重的同频射频干扰影响。射频干扰会导致干涉影像质量退化、相位失真以及相干性下降,进而直接影响形变场产品反演精度,造成对地遥感观测科学数据的浪费。为了降低射频干扰的不利影响,本文系统地分析了LT-1卫星影像中的射频干扰特性,提出了针对LT-1单视复数影像的业务化、批量化射频干扰检测和抑制方法。通过大批量实测卫星影像数据验证,本文方法能够高效地抑制影像中的射频干扰,恢复提升干涉影像对的相干系数。本文方法已经成功应用于自然资源部陆探一号地面处理系统中,为卫星影像业务化形变场产品生产提供支撑保障。

L波段差分干涉SAR卫星在轨应用关键参数测试分析

经过一年多的在轨测试,我国第一组民用差分干涉SAR卫星,L波段差分干涉SAR(也称“陆探一号”)经过了各系统联合调整,已经具备了较好的在轨运行条件。本文对部分在轨应用关键参数进行了测试分析。测试结果表明,卫星的长期平面定位精度优于3.9 m。河南省及江苏省的检校和验证数据表明,检校前、检校后以及平差后的DSM中误差分别优于13.2、6.3、2.9 m。卫星具有3种形变产品,即差分干涉技术获取的形变场、不计高程改正误差参数估计的初级多时相回归堆叠技术获取的低精度形变速率场,以及顾及高程改正误差参数估计的精细多时相回归技术获取的高精度形变速率场与形变累计序列。山西省大同市的形变场产品与同期水准对比表明,三者的中误差分别优于2.7 mm、8.6 mm/a、3.7 mm。同时本文进行了严格回归轨道控制半径的测试,测试结果表明,90%的值小于323 m。本文同时进行了相干性的评估,在不考虑时间相干性的前提下,整体相干性优于0.7。在轨测试结果表明,陆探一号卫星已经具备了较好的运行条件,可提供给各用户开展广泛应用。

L波段机载重轨干涉SAR系统及其试验研究

该文介绍了一种L波段机载重轨干涉合成孔径雷达(SAR)系统及其开展的重轨干涉SAR飞行试验与数据反演研究。重点介绍了系统内定标方法、基于差分全球定位系统/惯性测量单元(DGPS/IMU)组合导航系统的重轨干涉SAR(InSAR)成像处理方法、残余运动误差(RME)估计和补偿算法以及干涉SAR模型下高程反演方法。在实测飞行试验数据中选择了两块具有代表性的试验区域,详细分析了重轨干涉SAR数据的相干性和残余运动补偿的效果,并通过干涉反演得到试验区的高程图(DEM),利用地面测量点验证得到两试验区的高程精度分别为3.40 m和2.85 m。实验结果表明该系统具有重轨干涉SAR数据获取及高精度高程反演能力,这对机载重轨干涉SAR系统设计及重点区域地形测绘具有重要借鉴意义。在飞行航迹控制较好的情况下,该系统可用于差分干涉SAR、极化干涉SAR以及层析SAR等的研究。

L和C波段雷达干涉数据矿区地面沉降监测能力分析

雷达成像的波长、入射角、地面分辨率等参数严重影响着SAR差分干涉测量地面沉降的监测能力和精度,论文通过理论推导和矿区实际沉降差分干涉相位模拟,从监测到的最大沉降梯度和沉降量、保相能力、对微小沉降的敏感程度等方面对L和C波段雷达干涉数据的矿区地面沉降监测能力进行分析;精化双轨D-InSAR数据处理的流程、方法和相应参数,使用ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据获取济宁某矿区2009年12月到2010年02月期间更为精确的矿区地面沉降结果,并对沉降结果进行详细比较和系统分析.理论推导、相位模拟和真实数据实验都表明,相对于C波段的雷达干涉数据而言,L波段雷达干涉数据具有较强的保相能力,能够更好地降低失相干和相位不连续性的影响,更容易监测到沉降梯度和沉降量较大的矿区地面沉降,但对微小矿区地面沉降的敏感程度较低.

面向时序InSAR的卫星任务规划框架设计

随着国内自主雷达卫星和差分干涉合成孔径雷达技术(D-InSAR)及衍生的时序InSAR技术的发展,以时间序列上重复观测为主的长周期形变监测的应用与日俱增。对遥感卫星地面任务规划系统来说,规划和管理大量有时序关联的重复任务,从而最大限度地满足观测要求,是提升以形变监测为使命的雷达卫星运控效率的关键。在综合考虑雷达差分干涉任务序列性、一致性、周期性特征的基础上,设计了一种面向雷达卫星时序InSAR类型任务的规划框架,旨在规划序列任务时,考虑序列整体特性,进行序列任务组间的冲突检测。基于此方法,对现有的地面任务规划系统进行了优化升级,验证了框架的有效性。结果证明:该方法可快速、自动进行序列任务冲突消解,可为长周期序列任务的规划和管理提供设计参考。

ENVISAT和ALOS卫星SAR影像提取地表沉降的对比试验

本文介绍双轨法差分干涉测量中的数学模型及计算公式,并以ENVISAT和ALOS两种卫星得到的影像数据分析得到某一地区的地表沉降值,分析二者影像的不同点以及各自数据的特点。进行差分干涉处理,并进一步提取出地表沉降量,并且展开分析。对比解译和分析ENVISAT ASAR数据和ALOS PALSAR数据提取的差分干涉图和形变值,并最终得出二者卫星在提取地表形变中可行性的结论。

河南省遥感院助力L-SAR卫星首次在轨检校

7月12日,河南省遥感院技术人员赶赴商丘市,开展L波段差分干涉SAR(L-SAR)卫星在轨检校试验(河南场)工作。L波段差分干涉SAR(L-SAR)卫星在轨测试工作由自然资源部国土卫星遥感应用中心牵头,河南省遥感院、江苏省测绘工程院等单位通力协作,分别在河南省商丘市(河南场)和江苏省宿迁市(江苏场)对L波段差分干涉SAR(L-SAR)卫星进行了双星绕飞几何与干涉检校试验,旨在全面评估卫星在轨检校前后的平面定位精度和高程测量精度,为卫星在轨测试评估、应用系统产品生产、卫星应用效能提升等提供重要保障。

基于星载L波段SAR影像与地震烈度信息整合的建筑物破坏评估

为能在全世界范围快速稳定地评估地震建筑物破坏情况,文章应用装载于ALOS卫星上的L波段相控阵列合成孔径雷达(PALSAR)提出了一个建筑物破坏估计模型,模型整合了星载SAR影像的应用与日本气象厅的分级地震烈度数据。为将现有的基于C波段SAR影像的破坏评估模型发展成基于L波段SAR影像的模型,本文首先以1995年阪神地震的日本资源卫星1号(JERS-1)的L波段SAR影像数据以及真实细致的地面调查数据为基础,重新构建了严重破坏比率的似然函数。然后将整合了以地震烈度为自变量的脆性函数和本文提出的似然函数的模型应用于2007年秘鲁皮斯科地震受灾区域的PALSAR影像。最后,通过与地面调查数据和高分辨率卫星影像的对比对破坏评估模型的准确程度进行检验。

融合新一代卫星SAR数据的地形与形变信息提取模型与方法

合成孔径雷达差分干涉(InSAR)测量技术是最近30年来发展迅速的空间对地观测技术。相对传统测量技术,该技术具有精度高、覆盖范围广、不受天气状况影响等优势,已在区域性沉降监测、灾害监测评估、能源资源勘查等非常广阔的领域展现了它的应用潜力。SAR卫星影像质量不够高是制约该技术精度提升和应用范围扩展的一大因素。

民用InSAR地形测绘卫星工程关键技术

InSAR地形测绘是SAR卫星最为典型的应用任务之一。SRTM与TanDEM-X卫星分别开创了10m精度以及4 m精度的全球DSM先河。L波段差分干涉SAR(L-Band Differential Interferometric SAR,L-SAR)卫星是我国第一组L波段干涉SAR编队卫星系统,卫星可完成1∶5万比例尺地形图测绘任务。随着L-SAR卫星的示范效应逐步扩展,国产小卫星也逐步跟进,以高景二号和宏图一号代表的小卫星开启了小卫星测绘先河。本文从卫星工程的角度,阐述了SRTM、TanDEM-X以及L-SAR卫星的关键技术,较为全面地介绍了当前SAR卫星的发展状况,有助于理解卫星工程的层次性特点,并讨论SAR卫星的未来趋势,为面向行业应用的卫星研制提供参考。

我国民用合成孔径雷达陆地观测卫星发展与卫星产品、服务及应用

一、引言合成孔径雷达(SAR)卫星拥有强大的穿云透雾的本领[1],能够全天时、全天候对地表进行监测,雷达遥感的发展可大致分为单波段单极化SAR,多波段多极化SAR,极化和干涉SAR以及双/多站或星座观测、高时序高分宽幅测绘、三维结构成像为代表的四个阶段[2]。自1999年至今,我国陆地遥感卫星建设已然实现了从无到有、由弱及强的跨越式发展[3],构建了相对完善的对地观测系统,成为世界领先的遥感大国。

陆地探测一号01组卫星

陆地探测一号01组A、B两颗卫星分别于2022年1月26日和2022年2月27日成功发射。双星实现在轨组网,构建全球首个用于地表形变干涉测量应用的L波段双星星座。陆地探测一号为分布式合成孔径雷达(SAR)卫星系统,由设计参数相同的两颗L波段SAR卫星组成。卫星采用了长寿命、高可靠、平均光电转换效率大于30%的三结砷化镓太阳电池片,并首次采用国产化锗衬底。每颗卫星质量约3.2t,SAR天线总面积超过33m2,是目前国内在轨口径最大的SAR卫星。卫星运行于607km高度的准太阳同步轨道,搭载了先进的L波段多极化多通道SAR载荷,具有全天时、全天候、多模式对地观测能力。具备多种成像模式,最高分辨率3m,最大观测幅宽400km。

大漠问天

巴丹吉林大漠深处,弱水河畔,卫星发射塔直刺云天。2月27日清晨,朝霞满天,一片祥瑞。随着酒泉卫星发射中心传出的20分钟准备、10分钟准备,10、9、8……3、2、1,点火!一团橘色烈焰照彻天空,一阵轰鸣震彻大地,长征四号丙运载火箭呼啸而上,直奔云霄,成功将差分干涉SAR卫星B星送入预定轨道,与1个月之前发射成功的A星实现双星组网,飞天伴舞。

多孔径InSAR技术电离层校正方法及二维形变场应用研究——以玉树地震为例

差分合成孔径雷达干涉测量技术只能监测地表在雷达视线方向上的一维形变,这极大的限制了其发展和应用.本文详细介绍了一种利用单对干涉影像监测地表二维形变的方法——多孔径InSAR(MAI)技术,研究了基线误差和电离层对该技术的影响,发展了利用顾及方向性的滤波和插值方法改正电离层的影响.最后,以2010年玉树地震为研究对象,利用两景PALSAR影像给出了地表的同震二维形变场.研究结果表明,MAI技术要明显优于传统的灰度偏移量法,在同震形变监测和震源参数反演中具有巨大的潜力.