基于星载合成孔径雷达图像交叉谱的全球海浪特征研究

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)因其全天时、全天候的观测能力,为全球海洋动力环境要素研究提供了重要数据支撑。然而,SAR海浪成像是非线性过程,现有理论中的近似求解会导致海浪谱反演的信息缺失。SAR图像交叉谱技术的提出一定程度上突破了这一限制,能够很好地量化海浪谱特性及海浪传播方向。本研究延续前人系列成果,利用最新提出的面向径向海浪的图像谱强度,开展不同尺度海浪随局地风速的变化趋势分析,并基于雷达视向图像谱强度提取了谱峰波数,进而结合欧洲空间局环境遥感卫星先进合成孔径雷达波模式在开阔大洋获取的近400万景SAR图像,分析了谱峰波数的全球分布特征,为量化全球风浪耦合过程提供新视角,揭示了海浪与风速耦合关系的空间分布与季节变化规律。

商业合成孔径雷达卫星研制、应用与服务的探索

长沙天仪空间科技研究院有限公司(以下简称“天仪研究院”)作为国内首家商业合成孔径雷达(SAR)遥感卫星运营的公司,研制发射了2颗高分辨率轻小型商业SAR卫星--“海丝”一号和“巢湖”一号,初步建立了SAR卫星研制、发射、运维、组网观测、数据服务的全链条业务服务流程。天仪研究院基于SAR卫星高时效准预期的遥感影像获取能力,为海洋、水利、应急等国计民生各重点领域提供遥感影像与应用服务,探索形成商业SAR卫星的重要应用示范。

浅谈利用天绘二号卫星干涉合成孔径雷达技术制作数字正射影像的方法

传统的光学卫星在获取影像时,会受到云、雪、雾等天气因素的影响,从而导致部分光学影像由于大面积云、雪、雾覆盖,局部范围内数据无法获取。而干涉合成孔径雷达(Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR)是一种微波遥感方式,它能够穿透云、雪、雾以及植被覆盖密集区域,全天时、全天候进行大量数据获取,且回归周期短,分辨率不受距离影响[1]。本文将通过我国第一个基于干涉雷达技术的测绘卫星-天绘二号(Tianhui 2,Th2),研究制作数字正射影像(Digital Orthophoto Map,DOM)的方法,以便弥补由于光学卫星受气候因素影响而引起的局部数据无法获取的情况,进一步为实现利用星载InSAR技术大批量制作DOM奠定基础。

合成孔径雷达高度计应用研究进展

【目的】合成孔径雷达高度计采用延迟-多普勒技术有效提高观测精度,使得卫星测高技术可以应用于地形复杂区域。为探究合成孔径雷达高度计的应用进展,【方法】对合成孔径雷达高度计的发展进行概述,列举了目前主要载荷合成孔径雷达高度计的测高卫星,并对测高原理以及数据处理方法进行描述,针对合成孔径雷达高度计在海洋、冰川、内陆湖泊区域以及高程数据产品制作的应用进行重点分析。【结果】针对当前合成孔径雷达高度计应用现状,总结出合成孔径雷达高度计存在时空分辨率受限、数据精度检验代价较大、长序列数据短缺的问题,并提出多源数据协同、三维领域拓展以及数据处理方法优化的发展方向。【结论】合成孔径雷达高度计目前对海洋、冰川及内陆湖泊的高程监测方面已具有较强的应用能力,随着卫星观测密度的增加及数据优化处理方法的改进,合成孔径雷达高度计在高程监测、地形反演、水量监测等方面将具有更加广泛的应用,为探究地球水资源变化提供科学依据。

合成孔径雷达卫星发展历程及趋势分析

合成孔径雷达(SAR)由于其技术特点而受到普遍重视,成为军、民两用普遍关注和重点发展的遥感设备。星载SAR不受气象和光照条件的限制,能实现全天时、全空域、大面积、高分辨对地观测,在农、林、地质、水域等民用领域具有广泛的应用前景,尤其是在军用测绘、情报侦察等方面具有独特的优势。该文就当前各国SAR卫星的发展现状、未来SAR卫星的发展趋势进行了分析。

合成孔径雷达卫星姿态指向稳定度与图像质量关系的研究

姿态指向稳定度是合成孔径雷达 (SAR)卫星平台设计的重要参数 .本文基于成对回波畸变理论研究了存在姿态指向变化时星载SAR的点目标扩展函数表达式 ,在理论分析与大量计算机仿真实验基础上 ,总结了姿态指向变化对星载SAR图像质量影响的本质规律 ,推导了工程上分析卫星姿态指向稳定度同SAR图像质量之间定量关系的解析表达式 ,提出了适用于SAR卫星特点的姿态指向稳定度定量分析方法 ,为SAR卫星系统总体分析与设计提供了理论依据 .根据L、C和X波段SAR卫星参数进行计算机仿真实验 。

高分辨率合成孔径雷达卫星反演风场资料在中国近海风能资源评估中的应用研究

由于海上测风非常昂贵,实地测风资料严重不足,而卫星反演海面风场资料可以有效地弥补这一缺陷,对近海风能资源评估具有至关重要的意义。近年来,欧洲太空局2002年3月发射的Envisat卫星搭载合成孔径雷达(SAR)图像产品在欧洲近海风能资源评估中得到了广泛应用。文中探讨了空间分辨率约1 km×1 km的SAR卫星反演海面风场资料应用于杭州湾近海风能资源评估的技术方法,通过杭州湾海域的实测风速与SAR卫星反演海面风速数据的对比分析发现:(1)14个实测站点中13个站的相对误差小于20%,其中7个站的相对误差小于10%,平均标准差为2.29 m/s;(2)以SAR卫星反演风速数据为基础计算的风能参数(形状参数和尺度参数)与实测数据计算结果的一致性较高;(3)将该数据同化进入WRF数值模式中,与控制试验相比,大部分检验站点的风速相关系数明显提高,标准差和相对误差也得到改善。SAR卫星反演风场资料可用于中国的近海风能资源评估。

对合成孔径雷达卫星信号侦察建模与仿真分析

根据SAR卫星天线波束方位向方向性图的特点,建立了SAR卫星天线方位向增益模型,并根据SAR卫星的运动规律,推导了对SAR卫星旁瓣进行侦察的侦察方程。建立了对SAR信号侦察场景模型以及算法流程,仿真计算了在给定跟踪时间的情况下,实现对卫星信号侦察对地面侦察设备的要求。

HJ-1-C卫星合成孔径雷达载荷的设计与实现

HJ-1-C是我国环境与灾害监测小卫星"2+1"星座中的一颗合成孔径雷达(SAR)卫星,工作于S波段,具有5 m分辨率。SAR载荷采用网状反射面天线和大功率放大器方案,具有重量轻、效率高的特点,适合于小卫星平台。目前HJ-1-C卫星已在轨运行,获得我国首批S波段星载SAR图像,图像质量高,地物信息丰富,表明SAR载荷的设计合理,试验和测试充分。HJ-1-C卫星将为我国减灾和环境应用发展做出贡献。该文将对HJ-1-C卫星SAR载荷的设计和研制进行全面介绍,包括其主要功能和技术指标,各部分的设计,以及研制、测试和试验工程,最后给出其在轨获得的图像。

编队卫星合成孔径雷达空时二维压缩感知成像

以减小编队小卫星数据传输负荷,加快编队小卫星合成孔径雷达(SAR)成像速度为目的,提出了一种基于空时二维压缩感知(CS)理论的解决方案。通过对编队小卫星SAR回波信号模型稀疏性的研究与分析,提出了一种基于该回波模型的空时二维压缩算法。在此基础上建立了编队小卫星SAR的回波稀疏模型和目标信息的重构矩阵,并用最小l1范数算法对压缩后的数据进行了时间维和空间维的恢复重构,实现了编队小卫星的低负荷、快速成像。通过仿真分析,验证了该方案的有效性。

微小卫星雷达隐身性能的在轨逆合成孔径雷达成像分析

成像雷达是空间目标监视系统中的重要组成部分。为深入评估某微小卫星的隐身性能,对卫星的逆合成孔径雷达(ISAR)成像效果进行预测,从雷达成像角度评估卫星的隐身效果。首先简述用于空间目标成像的ISAR成像的基本原理。然后构造卫星的散射点模型,散射系数采用微波暗室的实际测量值。依据仿真雷达系统参数和卫星实际在轨运行参数,计算卫星ISAR成像所需成像时间。对卫星3种飞行姿态,即卫星顶部指向地球表面的隐身姿态、卫星顶部与飞行方向一致和卫星底部指向地球表面两种非隐身姿态,以及不同信噪比情况,进行IS-AR仿真,详细分析每种情况下的运动补偿效果和最终ISAR成像效果,说明了卫星隐身设计的有效性。

合成孔径雷达卫星系统任务分析方法研究

系统地总结了围内外合成孔径雷达(SAR)卫星的发展现状及趋势,提出了大视角双侧视SAR卫星的新概念。针对SAR卫星有效载荷的特点,从用户需求分析和关键约束条件入手,研究了卫星轨道设计与覆盖性能分析方法,总结了雷达波位参数设计和系统性能分析方法,提出了SAR卫星系统星地一体化任务分析方法。通过计算机仿真,对大视角双侧视SAR卫星概念进行了初步可行性分析。

合成孔径雷达卫星的特点与发展

合成孔径雷达卫星在遥感成像方面的独特优势,使其广受关注。该文介绍了合成孔径雷达卫星的特点和加拿大合成孔径雷达卫星Radarsat,简要介绍了合成孔径雷达卫星的发展趋势。

编队小卫星干涉合成孔径雷达基线设计研究

该文提出了一种编队小卫星干涉合成孔径雷达(INSAR)基线的设计方法,该方法基于编队小卫星空间几何模型和实际地理模型,分析了干涉回波信号特性,给出临界基线和最优基线的选择方法,分析了等效视数、信噪比和地形坡度对基线选择的影响。并基于C波段编队小卫星进行了仿真设计,给出了在一个轨道周期内,干涉基线的变化情况和测高精度变化的仿真结果。仿真结果验证了该文的基线设计方法的有效性。

环境一号C卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C卫星SAR分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C卫星SAR采用短期稳定度为101.0 10/5 ms-×的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C卫星SAR定时脉冲前沿抖动优于2 ns(rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C卫星SAR系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。

小卫星直线编队合成孔径雷达的对地观测性能

为了解决单孔径星载合成孔径雷达方位分辨率和观测带宽之间的矛盾,提出采用较低的脉冲重复频率,通过对多个小卫星平台的欠采样数据组合处理实现高方位分辨率的方法,分析了小卫星数目、方位分辨率和观测带宽之间的关系,建立了卫星分布距离计算公式.分析结果表明,2N-1颗小卫星组成的直线编队SAR系统与单孔径SAR系统相比,在方位分辨率相同时,观测带宽增加到原来的N倍,改善了SAR系统对地观测的性能.

小卫星合成孔径雷达技术探究

小卫星开发周期短、可靠性高、投资风险小、具有快速响应能力,已成为当前的研究热点。根据小卫星合成孔径雷达(SAR)的发展趋势,提出一种轻小型平面板式SAR设计方案,并在设计中采用了适应小卫星平台的技术手段。最后,给出了小卫星SAR设计的实例仿真。

分布式小卫星合成孔径雷达多基线干涉技术

研究分布式小卫星合成孔径雷达中的多基线干涉技术问题。现有的多基线干涉技术提高三维地形成像性 能的办法主要有两种——利用多幅单视复图像提高干涉图像质量和利用迭代法提高地形高度估计精度。讨论这两种技 术在分布式小卫星合成孔径雷达中的应用。指出分布式小卫星合成孔径雷达中多基线干涉之所以提高干涉图像质量主 要在于:①干涉相位具有更高的估计精度;②干涉相位具有更大的模糊基;③干涉图具有更大的极限平均视数。给出分 布式小卫星合成孔径雷达多基线干涉迭代法提高地形高度估计精度的数据处理流程。

合成孔径雷达侦察卫星

合成孔径雷达系统以其特有的全天时、全天候、不受大气传播和气候影响、穿透力强等优点,及对某些地物的穿透探测,在侦察领域中优势独特,在某些情况下,能起到其它侦察手段起不到的作用。

数字海洋对卫星合成孔径雷达的需求

数字海洋是数字地球的重要组成部分，21世纪数字海洋资源开发是一项十分重要的使命。因此必须利用合成孔径雷达及其它新系统、新技术和新方法探测、监测和开发海洋。本文论述了我国海洋国土资源开发的紧迫性及新的需求，并从海洋应用出发介绍发展我国自己的卫星合成孔径雷达的设想，对我国合成孔径雷达参数及卫星轨道参数提出了要求与建议。