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<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)     

高分三号卫星及应用概况

正2016年8月10日,高分三号卫星在我国太原卫星发射基地升空入轨,开始执行对地观测任务。至今为止,高分三号卫星已经在轨稳定运行近两年,为国民经济各行业提供了48万余景图像数据,有力支持了我国各项建设工作的顺利开展。高分三号卫星是"国家高分辨率对地观测系统重大专项"中唯一的民用微波遥感成像卫星,也是我国首颗C频段多极化高分辨率合成孔径雷达(SAR)     

长征四号丙运载火箭成功发射高分三号卫星

正8月10日6时55分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射高分三号卫星。高分三号卫星由中国航天科技集团公司五院抓总研制,是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)卫星,将显著提升我国对地遥感观测能力,是高分专项工程实现时空协调、全天候、全天时对地观测目标的重要基础。     

"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。     

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:辽阔疆域的“守望者”——写在高分三号卫星发射成功之时

正8月10日,随着高分三号卫星的成功发射,国家科技"高分辨率对地观测系统"建设又一次拉开了大幕。高分三号卫星是我国自主研制的首颗多极化、C频段合成孔径雷达卫星,同时也是世界上性能最先进的C频段多极化合成孔径雷达卫星,它的成功发射和应用,标志着我国低轨道合成孔径雷达卫星研制技术实现了重大突破,也标志着雷达成像卫星全面服务国民经济建设时代的来临。     

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。     

向海而生显本色 穿云透雾只为民——访高分三号卫星总指挥兼总设计师张庆君

正作为世界上性能最先进的C频段多极化合成孔径雷达卫星,高分三号卫星发射升空已两年有余。卫星在轨运行期间,为国家海洋、减灾、水利及气象等多个行业及业务部门提供服务。近日,《卫星应用》编辑部就高分三号卫星应用采访了卫星总指挥兼总设计师张庆君。高分三号卫星干涉测量性能受好评《卫星应用》:请您介绍下高分三号卫星的技术特点,及其在高分专项工程中的地位。张庆君:概括来说,高分三号卫星共有十大技术特点:体制新、模式多、性能优、功能强、高功率、长寿命、     

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。     

推动卫星天地一体化建设

正高分辨率对地观测系统专项是《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006—2020年)》确定的十六个重大科技专项之一,于2010年批准启动实施,被誉为"创新工程""天眼工程"和"应用工程"。2017年1月23日,我国首颗1米分辨率C频段多极化合成孔径雷达卫星高分三号正式投入使用,高分三号卫星在研制过程采用了50     

数字化仿真技术在高分三号卫星总装工艺优化中的应用

针对高分三号(GF-3)卫星合成孔径雷达(SAR)分系统复杂度高、舱内填充密度大、总装实施难度大等特点,文章采用数字化仿真技术,首先建立包含人员、工装、仪器等装配要素的仿真环境,以操作空间、装配过程可见等为评价指标,开展面向卫星质量管控的总装工艺方案可行性分析。从干涉性、可见性、舒适性等方面识别工艺方案中的潜在风险,并给出最优操作实施路径或风险预防护措施,进而对总装工艺方案进行优化。最后,以SAR天线平面近场展开测试和电子分系统总装为应用工况进行了验证。     

商业合成孔径雷达卫星研制、应用与服务的探索

<正>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。     

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。     

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。     

高分三号在轨测试降水同步观测试验分析

高分三号(GF-3)卫星在轨测试期间,国家卫星气象中心试验队于2016年11月11—30日在海南省三亚市组织实施了合成孔径雷达(SAR)降水星地同步观测试验,试验期间利用星载C频段合成孔径雷达,开展了GF-3针对降水特性测量;海口、三亚、西沙三部地基业务雷达开机测雨,海南多部自动气象站实时记录降水信息;移动降水测量点移动测量实时降水等信息;风云卫星收集整理了该区域气象观测资料。利用地面观测数据,将SAR观测降水进行对比分析,得到较好的一致性。首次开展的SAR降水星地同步观测试验结果为开发SAR测量降水拓展了新思路,也为米级高分辨率星载海上降水测量提供了技术基础。     

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。     

星载合成孔径雷达遥感技术进展及发展趋势

从品质因子、极化方式、定量化程度、信息获取维度等方面,对现有星载SAR技术发展阶段进行划分,给出了不同发展阶段星载SAR的特征和典型工作模式,并对新一代星载SAR技术发展趋势进行了分析。最后,简要介绍高分三号(GF-3)卫星的基本特性,并分析高分三号卫星所处的发展阶段和历史地位。     

基于RFM模型的叠掩区域定位方法

星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)是侧视成像,地形起伏较大区域的影像会发生叠掩现象,导致SAR影像信息丢失,通常采用叠掩补偿解决上述问题。而当前叠掩区域定位方法受数字高程模型(digital elevation model,DEM)精度、相干斑噪声等因素影响,且计算复杂,难以满足快速处理要求。针对上述问题,文章提出一种于基于有理函数模型(rationalfunctionmodel,RFM)的叠掩区域定位方法,首先将DEM重采样到与SAR正射影像相同分辨率;随后计算DEM像元对应的影像坐标;接着统计像方单个像元对应物方单元的个数,大于2时判定为叠掩区域;最后对生成的掩膜进行编辑,生成最终掩膜。并通过中国"高分三号"卫星SAR的全极化条带1(full polarized strip 1)QPSI模式获取的两景影像进行试验验证,结果表明,该方法受DEM影响相对较小,升降轨叠掩试验中补偿率达到99.01%,方法可靠、可行,为SAR技术在航天遥感应用中提供技术保障。     

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。