高分三號(hào)成像模式介紹

1、高分三號(hào)成像模式介紹被譽(yù)為“天眼工程”的我國(guó)高分辨率對(duì)地觀(guān)測(cè)系統(tǒng)重大專(zhuān)項(xiàng)迎來(lái)重要時(shí)刻。解放日?qǐng)?bào)·上觀(guān)新聞?dòng)浾邚闹袊?guó)航天科技集團(tuán)公司獲悉，由該集團(tuán)抓總研制的我國(guó)首顆1米分辨率C頻段多極化合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星高分三號(hào)正式投入使用。據(jù)介紹，高分三號(hào)是世界上成像模式最多的合成孔徑雷達(dá)（SAR）衛(wèi)星，具有12種成像模式。它不僅涵蓋了傳統(tǒng)的條帶、掃描成像模式，而且可在聚束、條帶、掃描、波浪、全球觀(guān)測(cè)、高低入射角等多種成像模式下實(shí)現(xiàn)自由切換，既可以探地，又可以觀(guān)海，達(dá)到“一星多用”的效果。分辨率達(dá)到米，就能看清地面上的小轎車(chē)、海上行駛的船只。高分三號(hào)的空間分辨率是從米到500米，幅寬是從10公里到65

2、0公里，不但能夠大范圍普查，一次可以最寬看到650公里范圍內(nèi)的圖像，也能夠清晰地分辨出陸地上的道路、一般建筑和海面上的艦船。由于具備米分辨率成像模式，高分三號(hào)衛(wèi)星成為世界上頻段多極化SAR衛(wèi)星中分辨率最高的衛(wèi)星系統(tǒng)。而且它能同時(shí)發(fā)射、接收水平波和垂直波，是我國(guó)首顆多極化SAR衛(wèi)星，幫助人們更好地分辨、識(shí)別地上、海上物體。此外，高分三號(hào)衛(wèi)星還是我國(guó)首顆設(shè)計(jì)使用壽命8年的低軌遙感衛(wèi)星，能為用戶(hù)提供長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)，大幅提升了衛(wèi)星系統(tǒng)效能。SAR按掃描方式分類(lèi)：合成孔徑雷達(dá)按波束掃描方式一般分為三種模式:條帶式SAR、聚束成像SAR和掃描式SAR。條帶式SAR，其波束指向與載體的飛行方向是固

3、定的，波束掃描平行于飛行航跡的一條條帶區(qū)域，并得到該條帶區(qū)域的雷達(dá)圖像。該模式成像技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，適合進(jìn)行大面積的測(cè)繪，星載條帶式SAR的測(cè)繪帶寬可達(dá)幾百公里。聚束式SAR，其波束始終指向成像景物，可以對(duì)景物進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀(guān)測(cè)，獲得長(zhǎng)的合成孔徑，從而獲得高的方位分辨率。該模式適合于對(duì)景物進(jìn)行精細(xì)成像。掃描式SAR，它是條帶模式和聚束模式的結(jié)合體，它根據(jù)實(shí)際情況選擇用條帶模式或者聚束模式對(duì)景物進(jìn)行粗略或者精細(xì)成像。無(wú)論那種成像方式其基本原理是相同的，都基于距離多普勒原理。雷達(dá)成像中距離分辨率都是通過(guò)發(fā)射寬頻帶信號(hào)進(jìn)行接受匹配濾波得到窄脈沖，方位分辨率通過(guò)對(duì)散射點(diǎn)回波信號(hào)的多普勒歷程進(jìn)行相干積累得到。

4、高分三號(hào)成像模式（細(xì)分12種）：條帶成像模式（6種） 條帶模式是星載SAR 最常用的成像模式，在條帶模式工作時(shí)，雷達(dá)以一個(gè)固定視角對(duì)地面進(jìn)行照射（如上圖所示）。星載SAR 一般工作在脈沖模式，即以一定的頻率（PRF）向地面發(fā)射脈沖并接收地面反射的回波信號(hào)。在距離向，星載SAR 通過(guò)發(fā)射寬帶線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)（Linear Frequency Modulation，LFM）并用匹配濾波器來(lái)提高分辨率。而在方位向，星載SAR 使用較寬的天線(xiàn)波束，通過(guò)對(duì)多個(gè)脈沖進(jìn)行相干積累以提高分辨率。這樣，從單個(gè)目標(biāo)來(lái)看，雷達(dá)信號(hào)從不同角度進(jìn)行照射，相當(dāng)于一個(gè)較大的天線(xiàn)孔徑，這就是合成孔徑的原理。一般的星載SAR 都具

5、有條帶模式，目前的大部分星載SAR 都以條帶模式為常用工作模式。高分三號(hào)在條帶成像模式下能夠?qū)崿F(xiàn)的分辨率及測(cè)繪帶寬如下： 滑動(dòng)聚束成像模式滑動(dòng)聚束模式是一種新穎的SAR成像模式，它通過(guò)控制天線(xiàn)輻照區(qū)在地面的移動(dòng)速度來(lái)控制方位分辨率，其成像的面積比聚束SAR大，并且其分辨率可以高于相同天線(xiàn)尺寸條帶SAR的分辨率，它可以在高分辨率和大面積成像中做出更好的權(quán)衡。圖像也不會(huì)產(chǎn)生扇貝效應(yīng)， 因此是一種比較有應(yīng)用價(jià)值的工作模式。高分三號(hào)在該模式下能夠?qū)崿F(xiàn)分辨率1m，成像面積10km*10km。條帶SAR和滑動(dòng)聚束SAR的基本原理是相同的，都是通過(guò)對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的多普勒頻率進(jìn)行分析從而提高方位分辨能力，因

6、而對(duì)大部分概念和術(shù)語(yǔ)，三者基本一致，但各模式又擁有跟其他模式不同的特性。掃描成像模式（ScanSAR）（3種）ScanSAR 是星載SAR寬測(cè)繪帶觀(guān)測(cè)的重要模式，它通過(guò)在多個(gè)子測(cè)繪帶（subswath）間切換，來(lái)擴(kuò)展其一次通過(guò)觀(guān)測(cè)地區(qū)時(shí)的觀(guān)測(cè)帶寬度，從而實(shí)現(xiàn)寬測(cè)繪帶觀(guān)測(cè)（如圖2.3 所示）。星載SAR 工作于ScanSAR 模式時(shí)，首先在第一個(gè)子測(cè)繪帶工作一段時(shí)間，再切換到第二個(gè)子測(cè)繪帶。對(duì)所有子測(cè)繪帶完成掃描后， 再回到第一個(gè)子測(cè)繪帶繼續(xù)工作。為了地面圖像能夠連續(xù)，ScanSAR 需要在合成孔徑時(shí)間內(nèi)完成對(duì)所有子測(cè)繪帶的觀(guān)測(cè)，在每個(gè)測(cè)繪帶觀(guān)測(cè)的時(shí)間就會(huì)比較少。從目標(biāo)的角度看，就是把原來(lái)的合成孔徑時(shí)間，與在同一方位向不同測(cè)繪帶的目標(biāo)分享，各占一段。因此，相比條帶模式，ScanSAR 可以說(shuō)是犧牲一部分的分辨率來(lái)?yè)Q取了寬的測(cè)繪帶。高分三號(hào)能夠采用ScanSAR模式成像，它工作于C波段，有全球監(jiān)測(cè)、寬、窄三種掃描模式，測(cè)繪帶寬分別為650km、500km 和300km，分辨率分別為500m×500m、100m×100m 和50m×50m。波成像模式（無(wú)相關(guān)資料，按概念推測(cè)應(yīng)該為滑動(dòng)聚束成像模式的一種特例）波成像模式分辨率及成像范圍為：10m/5 km*5 km(全極化)(連續(xù)兩次