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。

倾斜地球同步轨道SAR卫星星载GNSS定轨分析

随着高轨卫星的广泛应用,其轨道精度需求越来越高。本文基于星载GNSS测量,仿真分析了位于倾斜地球同步轨道的SAR卫星定轨精度。结果表明,在满足信号可见性的条件下,IGSO卫星可见GPS+BDS导航星数平均约20颗,PDOP值在1~2之间;利用星载GNSS伪距/载波相位测量值可以得到优于1 m的高轨SAR卫星定轨精度,高阶勒让德误差波动小于10 mm;太阳辐射压摄动对轨道影响较大,10^(-8)m·s^(-2)量级的模型误差最大可使定轨精度降低一个量级。

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。

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。

国产商业SAR卫星开启遥感服务新蓝海

合成孔径雷达(SAR)卫星具有全天时、全天候、穿透性强等技术优势,能够在恶劣气象条件下随时随地工作,有效弥补光学卫星无法成像时段、成像困难地区的遥感数据缺失。近年来,我国商业SAR卫星快速崛起,海丝一号、四维高景二号、航天宏图一号、四象AS-01星、涪城一号等一批商业SAR卫星成功发射,多家商业公司提出SAR卫星星座发射计划,为雷达遥感数据在各行业的深度应用带来了新发展机遇。以小型化、批量化、低轨化和组网化为特点的商业SAR卫星及其数据服务正在成为商业航天的新蓝海。

Ka频段35.5-36 GHz低轨SAR卫星对地面雷达的干扰特性分析

针对使用Ka频段的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的近地轨道(LEO)卫星对我国地面雷达系统的潜在干扰问题开展研究,在梳理国际电信联盟技术建议书和《无线电规则》的基础上,通过理论分析和干扰仿真等手段,对特定搭载SAR载荷的低轨卫星在完整周期内对地面气象雷达的干扰问题进行分析计算。研究结果表明,在SAR卫星与地面气象雷达有重叠部分的频段,考虑雷达部署特性和卫星轨道特性,卫星对地面气象雷达不会产生严重干扰。分析过程和结果对类似场景的星地频率兼容分析提供参考,对Ka频段雷达和SAR的工程预研和应用具有指导意义。

高分辨率光学/SAR卫星几何辐射定标研究进展

介绍了国内外高分辨率光学/SAR观测卫星进展与发展特点,归纳总结了星载光学/SAR几何辐射定标的基本原理,综述了几何辐射定标研究进展,最后梳理了卫星几何辐射定标的前沿问题。

一种基于距离补偿的分布式小卫星双基SAR成像方法

在一定条件下,分布式小卫星双基SAR可近似认为是一种信号发射器与接收器平行运动的双基SAR系统。针对其结构特点,该文提出一种基于距离补偿的成像方法。通过该方法可把双基SAR的相位信息以单基SAR 的形式表示,这样就可利用单基SAR的成像算法对双基SAR进行研究。本文结合波数域算法对这一方法进行了阐述,并给出了仿真结果。仿真结果表明,该方法可有效应用于分布式小卫星双基SAR的成像中。

SAR卫星电源系统设计与仿真研究

根据SAR卫星有效载荷的脉冲、大功率工作等典型特点及对电源母线稳定度的较高要求,设计了单母线、不调节电源系统方案,建立了电源系统的仿真模型。针对不同负载情况,分别对SAR卫星处于光照区和地影区时,其脉冲大功率电源系统在恒功率负载、负载突减和负载突加的情况进行了仿真分析。仿真结果表明此电源系统稳定,能够满足SAR卫星有效载荷的供电要求。

国外SAR卫星电源系统分析与启示

介绍了国外合成孔径雷达(SAR)卫星电源系统的特点,从SAR卫星成像模式多、峰值功率大、较大的载荷平台功率比以及脉冲功率工作等方面分析了其对电源系统设计的需求;介绍了欧洲和加拿大研制的Cosmo-Skymed卫星、TerraSAR-X卫星、Radarsat-2卫星、Sentinel-1卫星、EarthCARE卫星等的电源系统设计概况,对其电源系统拓扑、母线体制、太阳电池阵功率调节方式、锂离子蓄电池组配置等技术方案的特点进行了归纳总结,在此基础上提出了我国SAR卫星电源系统技术发展的建议。

分布式小卫星SAR实现全孔径分辨率的信号处理

利用一组小卫星进行编队飞行 ,它们之间协同工作来完成某一特定任务 ,其功能和可靠性远远超过一颗单独的大卫星 ,因而具有高的性能 /价格比 .对于单颗卫星SAR ,其横向分辨率与测绘带宽相矛盾 ,而采用分布式小卫星SAR ,可使这一矛盾得到解决 .本文主要研究如何通过信号处理化解多普勒模糊 。

分布式小卫星SAR回波仿真的并行化研究

分布式小卫星SAR系统回波仿真的计算量和存储量巨大,本文分析了回波仿真及其快速算法,提出了基于仿真时间分解和基于场景分解的两种并行任务分解方法;性能分析表明,前者能够显著提高算法的加速效率,后者在处理大尺寸场景时能有效克服内存不足的问题。最后,一组小型集群系统环境下的仿真实验数据证实了两种方法的可行性和有效性。

敏捷SAR卫星聚束模式姿态机动策略研究

提出了敏捷SAR卫星聚束模式姿态机动参数计算方法,充分考虑了相位中心位置和离轴角的影响,通过矢量计算方法得到敏捷SAR卫星聚束模式成像所需的初始姿态角,通过迭代计算消除相位中心位置影响,得到准确姿态角。文章通过Matlab和STK软件联合仿真,验证了上述计算方法的有效性。

一种稳健的利用分布式小卫星获取宽域、高分辨SAR图像的方法

传统星载合成孔径雷达(SAR)受最小天线面积条件的限制,其横向分辨率与测绘带宽度相矛盾,采用编队飞行的分布式小卫星SAR体制,可解决这一矛盾,即能够同时获得大测绘带、高分辨率的地面场景的SAR图像。主要研究如何在误差环境下抑制由小天线引入的多普勒模糊的信号处理方法。该方法利用子空间投影技术对导向矢量进行精确估计,在小卫星存在基线及其他误差时仍然能够稳健地恢复高分辨的二维SAR图像。

小卫星分布式SAR系统的信噪比研究

小卫星分布式合成孔径雷达(SAR)系统可以提高成像分辨率,检测地面运动目标和进行数字高程测量。但由于小卫星接收天线面积的减小使其输入信噪比相对于主星大大降低,这将严重影响系统的性能。该文以JERS-1为主星,分析了小卫星分布式SAR系统的信噪比以及信噪比降低对成像、测高、检测动目标等的影响。分析表明此系统的信噪比将不能满足系统对信噪比的最低需求。最后讨论了用相干或非相干处理来改善系统输出信噪比的方法。

分布式卫星SAR的波束形成和多视处理成像

针对分布式卫星SAR的正侧视工作模式,该文建立了雷达信号的回波模型,提出了分布式卫星SAR中单个星载SAR的成像算法和利用波束形成和多视处理合成分布式卫星SAR图像的算法。理论分析和仿真结果表明:该算法能在不改变图像分辨力的情况下提高图像的信噪比和抑制相干斑,改善图像质量。

主星带伴随小卫星编队SAR系统干涉测高精度与编队构形设计

针对主星伴随小卫星编队SAR新的干涉几何关系,在给出其新的干涉测高原理的基础上,建立了绝对高程误差模型和相对高程误差模型。分析了空间基线姿态参数与测高精度之间的关系,给出了具有一般性意义的测高精度关于三维基线姿态的分布全貌图。以此测高精度分布图对两种典型编队构型的测高性能进行了分析,指出两种编队在设计上的先进性,证明了该图对基于测高性能的编队构型优化设计具有重要意义。

基于北斗导航卫星的多角度双基地SAR成像与融合

GNSS-BSAR是一种利用导航卫星作为发射机的双基地SAR(BSAR)系统,具有系统代价低等特点,但是其图像分辨率差、信噪比低。结合我国现有的北斗导航卫星系统,该文提出了一种BSAR多角度观测与数据处理方法,实现了对目标区域的多角度观测,共获取了26种几何配置下的图像,并提出一种感兴趣区域融合方法生成了多融合图像。获得了较高质量的图像,证明了多角度融合是一种扩展GNSS-BSAR遥感应用的有效途径。

陆地卫星TM及JERS-1卫星SAR数据用于西藏东部斑岩铜矿勘查

本文介绍了利用陆地卫星ＴＭ及ＪＥＲＳ－１卫星ＳＡＲ数据在西藏东部地区进行斑岩铜矿勘查项目的早期研究成果。文中通过对现有地质资料的分析认为，研究区内的矿化作用除受三叠系火山岩建造控制外，还与喜山期的中酸性侵入体有关。而陆地卫星ＴＭ图像的解译结果表明，区内的主要矿床几乎都分布在与三叠纪古火山机构相关的环形构造内。为了增强和提取出与斑岩铜矿化有关的蚀变岩信息，研究中采用了对数残差、矿物指数和ＨＳＩ变换等方法对陆地卫星ＴＭ及ＪＥＲＳ－１卫星ＳＡＲ数据进行了处理与分析，所提取出的蚀变信息与目视解译所发现的环形构造位置极为吻合。实践证明。

一种小型SAR卫星电源系统设计

合成孔径雷达(SAR)卫星电源系统具有大功率脉冲供电、响应速度快的特点。文章在分析小型SAR卫星用电需求和设计约束的基础上,提出了一种适应于小型SAR卫星的电源拓扑结构。电源系统采用复合母线体制,在低压不调节母线基础上生成一条全调节母线和一条高压不调节母线,利用全调节母线为平台负载设备供电,利用高压不调节母线为SAR载荷供电。电源系统为平台、SAR载荷分别配置能量型锂离子蓄电池组和功率型锂离子蓄电池组,有效保证卫星负载的不同用电需求。该电源系统方案可为我国后续小型大功率SAR卫星电源系统设计提供参考。