"高分三号"卫星图像干涉测量试验

由于自然或人工建造引起的形变可能引发灾难,对其进行形变量监测非常必要,合成孔径雷达(SAR)技术与传统监测技术相比,可以实现全天候对地观测,并监测地表的形变。"高分三号"(GF-3)卫星作为中国国首颗SAR卫星,是否具有干涉测量的能力以及精度尚待验证,为此文章利用GF-3卫星SAR数据对河南省登封市周边地区进行二轨差分干涉处理,获取了该地区的地表形变图。结果表明地表相对沉降量为±0.03m,验证了GF-3卫星作为SAR卫星具有了干涉测量(InSAR)的能力。针对GF-3卫星数据由于轨道误差引起的平行条纹导致相位解缠效果不好的问题,提出利用SRTM(Shuttle Radar Topograpty Mision)DEM高程作为所选样本点的高程,选取5个地面控制点,消除了由于轨道误差引起的平行条纹,提高了反演的形变量精度;GF-3卫星与技术成熟的"哨兵一号"卫星同一测区数据对比,形变信息大致相同。GF-3卫星作为一颗SAR新星具有干涉测量的能力,同时精度上也满足监测的需求。     

高分三号卫星总体设计验证

高分三号(GF-3)卫星是我国民用"高分辨率对地观测系统重大专项"中唯一一颗微波成像卫星,也是我国第1颗1m分辨率C频段多极化合成孔径雷达(SAR)卫星,其定量化指标要求高,同时具有雷达天线质量、尺寸大,热控要求高,脉冲功率大,构型布局复杂等技术特点和难点。文章围绕GF-3卫星技术难点,系统阐述了卫星高定量化、高扩展性等总体设计特点及设计验证方法,并采用系统建模、模拟分析、地面试验和在轨测试等多种措施,确保卫星优良的图像质量和定量化应用能力,使其具备一定的在轨扩展能力。GF-3卫星设计和研制过程中采用的验证方法,可为后续SAR卫星的总体设计提供参考。     

星载合成孔径雷达的几个发展方向

针对军事领域的应用,介绍了未来星载合成孔径雷达(Spaceborne SAR)的几个重要的发展方向,包括能三维成象的星载干涉合成孔径雷达(InSAR)、星载SAR的动目标检测、星载超宽带SAR、多频多极化星载SAR和分布式星载SAR。对从事星载合成孔径雷达及卫星系统分析和设计的工程技术人员具有一定的参考价值。     

SAR卫星配电系统设计与验证

根据合成孔径雷达(SAR)卫星高压大功率有效载荷用电、双独立母线供电等典型特点及长寿命可靠性要求,设计了混合式能源分配、熔断器与限流保护分类应用的配电方案,以高分三号(GF-3)卫星为例,建立了卫星配电系统的仿真模型,对卫星能源分配、熔断器和限流保护对母线影响进行了仿真分析和地面试验验证,结果表明:卫星能源分配合理,供电保护有效,能够满足SAR载荷卫星的配电保护需求和整星能源安全保护需求,可以为我国后续SAR卫星的配电系统设计提供参考。     

高分三号卫星测控分系统设计与验证

高分三号(GF-3)卫星具有大角度快速机动及复杂电磁环境的特点,测控分系统常规设计难以满足卫星需求。文章提出射频设备的抗干扰设计及验证方法,介绍了GF-3测控分系统的设计、技术特点,并给出了地面试验及在轨运行验证结果,实现了测控分系统高灵敏度接收与大功率合成孔径雷达(SAR)之间复杂环境的电磁兼容性,同时首次采用高精度实时快速导航定位算法和自主健康管理方法,实现了导航子系统快速连续定位。     

日本的地球资源卫星—1

日本的地球资源卫星-1(JERS-1)是日本用于地球资源和环境监测的地球观测卫星。该星载有一部合成孔径雷达(SAR)和若干台光学探测器,本文介绍了JERS-1的构成及其有效载荷的性能。     

大型SAR载荷外挂的卫星主承力结构设计

针对大型合成孔径雷达(SAR)载荷外挂的卫星载荷传力路径不直接、安装点载荷集中复杂的难点,提出一种"板筒式+加强梁组合式"主承力结构。国内首颗大型SAR载荷外挂的卫星——高分三号(GF-3)卫星,以板筒式结构为基础,通过在SAR载荷压紧安装点间布置贯穿星体的6根加强梁以及舱板布局设计,解决了SAR载荷无法直接安装于主承力构架带来的整星纵向频率偏低、载荷安装点应力集中等设计难题。     

高分三号卫星飞行程序设计与在轨验证

高分三号(GF-3)装载有大型合成孔径雷达(SAR)天线及大型太阳翼,因此在其飞行程序设计中要重点考虑太阳翼和SAR天线的展开设计,以及它们的展开对卫星的扰动力矩和姿态的影响。通过分析显示:太阳翼展开对卫星姿态角和姿态角速度影响较大,为此对几种太阳翼展开未锁定的情况作出故障预案;通过分析SAR天线展开的动力学特性,以及SAR天线展开对卫星姿态的影响,进行相应设计,并为实现SAR天线展开可控,采取相应措施。GF-3卫星在轨验证结果表明:太阳翼和SAR天线展开结果良好,飞行程序设计合理有效。     

“高分三号”卫星在太空监测亚厘米级地面沉降

正2017年3月,中国空间技术研究院"高分三号"卫星总指挥兼总师张庆君带领团队,联合武汉大学地球空间信息技术协同创新中心/英国纽卡斯尔大学李振洪教授团队,在合成孔径雷达干涉测量(In SAR)研究领域取得重要成果,获取了高质量重轨干涉合成孔径雷达(SAR)试验数据,生成了我国第一幅"高分三号"卫星干涉SAR影像,并从影像中提取到亚厘米级地面沉降信息,实现了我国卫星SAR影像干     

高分三号卫星太阳电池阵设计与验证

通过分析高分三号(GF-3)卫星合成孔径雷达(SAR)载荷多模式的成像任务规划、大型展开式桁架构型设计、高低压双母线电源设计等特点,识别出LEO轨道静电放电对高压太阳电池阵设计的影响,卫星左侧视成像和右侧视成像下大型SAR天线遮挡及卫星8年长寿命期间电缆频繁扭转对传输性能的影响,提出了一种适用于复杂遮挡情况下高低压双母线电源系统的太阳电池阵设计思路,完成了太阳电池阵设计、遮挡仿真分析、静电放电试验、电缆扭转试验和在轨数据分析,验证了太阳电池阵设计的正确性,可以为中国后续大功率SAR卫星太阳电池阵设计提供参考。     

高分三号卫星在洪涝和滑坡灾害应急监测中的应用

在介绍合成孔径雷达(SAR)在洪涝和滑坡灾害监测中应用方法的基础上,采用高分三号(GF-3)卫星SAR数据对2017年吉林永吉"7·13"特大洪水灾害和四川茂县的"6·24"特大山体滑坡灾害开展应急监测。监测结果显示:洪水淹没区主要集中在吉林市境内的温德河和鳌龙河附近,永吉县境内和吉林市市辖区淹没面积(均不包含城市淹没区)分别为19.82km2和8.70km2;滑坡体长度为2620m,最大滑坡宽度为1135m,滑坡体面积为1.76km2,与无人机航拍影像的监测结果基本一致。应用结果表明,GF-3卫星具有较好的灾害应急监测能力,能够为中国的防灾减灾领域提供有力的数据支撑和信息服务。     

高分三号卫星图像质量指标设计与验证

图像质量指标是衡量合成孔径雷达(SAR)卫星成像能力及定量化应用水平的重要指标。在进行高分三号(GF-3)卫星总体设计时,根据海洋、减灾、水利、气象等应用领域的需求,提出了能够兼顾各行业用户典型应用及定量化反演的图像性能要求,确定了几何质量指标和辐射质量指标2类共13项图像质量指标,分析了卫星平台、SAR载荷、空间传输、地面定标及处理等各项因素对图像质量指标的影响,总结了通过卫星总体设计保证各项图像质量指标的方法及手段。GF-3卫星的在轨测试及业务化运行,验证了图像质量指标的符合性,可为后续SAR卫星的研制提供设计参考。     

基于敏度分析的可展开桁架刚度优化设计

可展开桁架是高分三号(GF-3)卫星SAR天线的关键部件,其在轨展开状态的刚度指标将直接影响到卫星的成像品质,同时,为尽可能减小对整星的影响,要求展开状态的比刚度越大越好。文章针对桁架展开刚度优化问题,提出了基于敏度分析的方法,通过对GF-3卫星SAR天线中的铰链刚度的敏度分析,得到了展开刚度优化的最优途径。在此基础上,利用该方法对多模块桁架展开状态刚度进行了优化,实现了桁架的高比刚度。     

一种基于时间调制的弹性化SAR卫星系统

星载合成孔径雷达(SAR)系统能全天时、全天候观测,在地震、洪涝、台风等自然灾害监测中具有重要作用。双基、多基SAR卫星更具有极高的经济、科学、安全价值。然而,目前在轨的大型星载SAR卫星造价昂贵,且双基SAR卫星需数颗同等规模的卫星。双基SAR卫星系统存在星间同步链路,因此卫星可扩展性不强。提出了一种基于时间调制的低成本弹性化Ka波段调频连续波(FMCW)SAR小卫星星座系统。该系统基于一组独立、模块化的发射卫星和接收卫星。采用Ka FMCW SAR体制和时间调制天线(TMA)技术,可减轻接收星2/3以上的质量。该系统采用自主任务规划技术,具备多样化的工作模式,为单发多收、多发多收等应用需求提供了一种弹性化的解决方案。     

合成孔径雷达卫星的目标定位方法

论述星载合成孔径雷达(SAR)中,利用星历表和雷达回波数据的距离—多普勒信息对目标定位的方法。利用解析法推导出目标相对于星下点位置的计算公式和目标的地球经纬度坐标公式。本方法的优点是,不需要在星载ASR的视场中使用任何位置确知的参考点,并且与卫星姿态数据无关。还对目标定位的误差进行了完整的分析,导出了显明的计算公式。     

双/多基地SAR成像研究进展与趋势及其关键技术

对国内外双/多基地合成孔径雷达(SAR)研究进展、趋势及其关键技术进行了综述。简述了双/多基地SAR成像的特点和研究意义,介绍了双基地SAR研究的进展:国外已通过地面、机载试验和在轨卫星等途径验证了双基地SAR成像在慢速目标检测、干涉测量和前视成像等领域的优势;国内对成像、同步等开展了针对性的试验,并获得了成像结果,但还处于有限的理论研究和试验分析阶段。归纳了双/多基地SAR成像技术理论体系不断完善、发展分支不断交叉、体系化和天空地一体化发展的趋势。针对双/多基地SAR成像的不同点,认为构型设计、同步技术、实时成像算法和体系化网络构建是双/多基地SAR成像的关键技术。建议在航天技术逐渐成熟的大背景下,以技术的发展趋势为导向,积极开展双/多基SAR关键技术研究,拓展双/多基地SAR系统的发展空间,使其优势真正走向实用化。     

动态新闻

<正>高分三号卫星干涉测量实现可监测亚厘米级地面沉降据中国航天科技集团公司网站2017年3月25日报道,高分三号(GF-3)卫星入轨以来,获取了近10万景C频段多极化海洋和陆地SAR图像,为国内外资源普查、台风预警、灾害评估、作物估产、极地考察等众多应用部门提供数据支持。近日,中国航天科技集团五院张庆君研究员团队联合武汉大学地球空间信息技术协同创新中心、英国纽卡斯尔大学李振洪教授团队在合成孔径雷达干涉测量(InSAR)     

高分三号卫星产品保证实施策略与实践

针对高分三号(GF-3)卫星技术特点和研制难点,在卫星研制期间全面实施产品保证工作。充分借鉴已有经验,以确保质量和可靠性为前提,以合成孔径雷达(SAR)载荷研制为重点,构建基于时间、要素和程序3个维度的产品保证模型,将产品保证工作融入流程并纳入计划管理。高度关注系统设计、生产、验证、总装和试验等重要环节,通过狠抓研制源头确保系统固有质量,通过严格外协管控确保产品实现,通过各级各类试验确保验证考核充分,通过精细系统级总装、测试与试验(AIT)管理确保卫星最终集成质量,通过合理举措确保在轨8年寿命。高分三号卫星产品保证工作的有效实施有力保证了卫星研制质量,亦可为其他航天器产品保证工作提供参考。     

高轨SAR卫星在综合减灾中的应用潜力和工作模式需求

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR,高轨SAR)卫星集合了地球同步轨道和主动微波遥感观测的优势。文章分析了高轨SAR卫星在综合减灾中的应用潜力,包括在洪涝灾害、地质灾害、旱灾、雪灾等方面的应用。从减灾应用的角度,分别比较了高轨SAR卫星与可见光卫星和现有中低轨SAR卫星的优势。针对综合减灾应用,提出了4种高轨SAR卫星工作模式需求,包括灾害常规模式、单灾应急模式、多灾应急模式和区域灾害模式。文章的分析表明,高轨SAR卫星尤其适合于自然灾害的大尺度、全天时、全天候的动态监测。     

高分三号卫星SAR工作模式与载荷设计

高分三号(GF-3)卫星为满足多样化的用户需求,其合成孔径雷达(SAR)载荷具有高分辨率、宽覆盖、多极化、多工作模式、高图像质量等特点,设计难度大。文章进行了任务需求分析,确定了SAR载荷总体实现方案,给出了SAR各工作模式的设计。在此基础上,进一步给出了SAR载荷的设计,即采用大规模有源相控阵天线技术,并结合灵活的中央电子设备,使其能够实现复杂工作模式下的高质量成像,满足任务需求。