《高分辨率星载SAR成像与图像质量提升技术》构建了星载合成孔径雷达(SAR)全链路模型,定量化解析了卫星轨道、平台姿态、对流层传播环境、地面处理等关键要素对成像质量的影响,从天地一体化的角度探讨了星载高分辨率SAR成像质量与图像质量提升技术。全书共分13章,主要介绍精密定轨、高精度姿态测量、天线方向图预估等数据获取技术,研究高分辨率星载SAR运动补偿、对流层传播效应补偿、多通道误差补偿等成像处理方法,总结和对比相干斑噪声抑制、方位模糊抑制和旁瓣抑制等图像处理技术。
《高分辨率星载SAR成像与图像质量提升技术》可供信号处理等专业的本科生、研究生学习,也可供星载SAR工程领域的技术人员参考使用。
高分辨率对地观测系统工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》部署的16个重大专项之一,它具有创新引领并形成工程能力的特征,2010年5月开始实施。高分辨率对地观测系统工程实施十年来,成绩斐然,我国已形成全天时、全天候、全球覆盖的对地观测能力,对于引领空间信息与应用技术发展,提升自主创新能力,强化行业应用效能,服务国民经济建设和社会发展,保障国家安全具有重要战略意义。
在高分辨率对地观测系统工程全面建成之际,高分辨率对地观测工程管理办公室、中国科学院高分重大专项管理办公室和国防工业出版社联合组织了《高分辨率对地观测前沿技术》丛书的编著出版工作。丛书见证了我国高分辨率对地观测系统建设发展的光辉历程,极大丰富并促进了我国该领域知识的积累与传承,必将有力推动高分辨率对地观测技术的创新发展。
丛书具有3个特点。一是系统性。丛书整体架构分为系统平台、数据获取、信息处理、运行管控及专项技术5大部分,各分册既体现整体性又各有侧重,有助于从各专业方向上准确理解高分辨率对地观测领域相关的理论方法和工程技术,同时又相互衔接,形成完整体系,有助于提高读者对高分辨率对地观测系统的认识,拓展读者的学术视野。二是创新性。丛书涉及国内外高分辨率对地观测领域基础研究、关键技术攻关和工程研制的全新成果及宝贵经验,吸纳了近年来该领域数百项国内外专利、上千篇学术论文成果,对后续理论研究、科研攻关和技术创新具有指导意义。三是实践性。丛书是在已有专项建设实践成果基础上的创新总结,分册作者均有主持或参与高分专项及其他相关国家重大科技项目的经历,科研功底深厚,实践经验丰富。
丛书5大部分具体内容如下:系统平台部分主要介绍了快响卫星、分布式卫星编队与组网、敏捷卫星、高轨微波成像系统、平流层飞艇等新型对地观测平台和系统的工作原理与设计方法,同时从系统总体角度阐述和归纳了我国卫星遥感的现状及其在6大典型领域的应用模式和方法。数据获取部分主要介绍了新型的星载/机载合成孔径雷达、面阵/线阵测绘相机、低照度可见光相机、成像光谱仪、合成孔径激光成像雷达等载荷的技术体系及发展方向。信息处理部分主要介绍了光学、微波等多源遥感数据处理、信息提取等方面的新技术以及地理空间大数据处理、分析与应用的体系架构和应用案例。运行管控部分主要介绍了系统需求统筹分析、星地任务协同、接收测控等运控技术及卫星智能化任务规划,并对异构多星多任务综合规划等前沿技术进行了深入探讨和展望。专项技术部分主要介绍了平流层飞艇所涉及的能源、囊体结构及材料、推进系统以及位置姿态测量系统等技术,高分辨率光学遥感卫星微振动抑制技术、高分辨率SAR有源阵列天线等技术。
丛书的出版作为建党100周年的一项献礼工程,凝聚了每一位科研和管理工作者的辛勤付出和劳动,见证了十年来专项建设的每一次进展、技术上的每一次突破、应用上的每一次创新。丛书涉及30余个单位,100多位参编人员,自始至终得到了军委机关、国家部委的关怀和支持。在这里,谨向所有关心和支持丛书出版的领导、专家、作者及相关单位表示衷心的感谢!
高分十年,逐梦十载,在全球变化监测、自然资源调查、生态环境保护、智慧城市建设、灾害应急响应、国防安全建设等方面硕果累累。我相信,随着高分辨率对地观测技术的不断进步,以及与其他学科的交叉融合发展,必将涌现出更广阔的应用前景。高分辨率对地观测系统工程将极大地改变人们的生活,为我们创造更加美好的未来!
第1章 引言
1.1 星载SAR发展历程
1.2 星载SAR成像质量指标
1.2.1 几何成像质量指标
1.2.2 辐射成像质量指标
1.3 星载SAR图像质量指标
1.3.1 动态范围
1.3.2 图像均值和方差
1.3.3 等效视数和辐射分辨率
1.3.4 空间频率调制度比
1.4 小结
第2章 星载SAR成像基本原理
2.1 星载SAR系统基本组成
2.2 星载SAR回波信号模型
2.2.1 混合度因子
2.2.2 信号特性分析
2.2.3 回波信号数学模型
2.3 星载SAR成像处理模型
2.3.1 信号多普勒特性分析
2.3.2 混合度因子的距离向空变性
2.3.3 成像处理流程
2.4 成像质量影响因素溯源
2.5 小结
第3章 星载SAR定轨误差影响分析与高精度定轨方法
3.1 卫星轨道模型
3.2 定轨误差对星载SAR成像质量影响分析
3.2.1 几何成像质量影响分析
3.2.2 辐射成像质量影响分析
3.3 对地观测卫星精密定轨数据处理方法
3.3.1 实时精密定轨数据处理方法
3.3.2 高精度事后定轨处理方法
3.3.3 定轨精度评定
3.4 小结
第4章 SAR卫星平台姿态特性分析与高精度测量技术
4.1 卫星平台姿态导引规律与误差模型
4.1.1 面向零多普勒中心频率的平台姿态导引规律
4.1.2 卫星平台姿态模型
4.2 平台姿态特性对成像质量影响分析
4.2.1 指向误差对成像质量的影响
4.2.2 姿态抖动对成像质量的影响
4.2.3 平台高频微振动对成像质量的影响
4.3 高精度姿态测量技术
4.4 小结
第5章 中央电子设备收发通道幅相补偿与动态调整技术
5.1 基于通道幅相补偿的星载SAR精聚焦方法
5.2 饱和效应影响机理
5.2.1动态范围与饱和失真效应
5.2.2 饱和失真对成像质量的影响
……
第6章 星载SAR天线方向图特性分析与预估方法
第7章 基于连续切线运动模型的高分辨率星载SAR成像补偿方法
第8章 对流层延迟效应补偿方法
第9章 星载多通道SAR误差补偿技术
第10章 星载SAR高精度几何校正技术
第11章 SAR图像相干斑抑制方法
第12章 星载SAR方位模糊抑制方法
第13章 高分辨率SAR图像旁瓣抑制技术
参考文献