高分三號成像模式介紹

1、高分三號成像模式介紹被譽為“天眼工程”的我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項迎來重要時刻。解放日報·上觀新聞記者從中國航天科技集團公司獲悉，由該集團抓總研制的我國首顆1米分辨率C頻段多極化合成孔徑雷達衛(wèi)星高分三號正式投入使用。據(jù)介紹，高分三號是世界上成像模式最多的合成孔徑雷達（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、全球觀測、高低入射角等多種成像模式下實現(xiàn)自由切換，既可以探地，又可以觀海，達到“一星多用”的效果。分辨率達到米，就能看清地面上的小轎車、海上行駛的船只。高分三號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)。而且它能同時發(fā)射、接收水平波和垂直波，是我國首顆多極化SAR衛(wèi)星，幫助人們更好地分辨、識別地上、海上物體。此外，高分三號衛(wèi)星還是我國首顆設(shè)計使用壽命8年的低軌遙感衛(wèi)星，能為用戶提供長時間穩(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：合成孔徑雷達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)域的雷達圖像。該模式成像技術(shù)相對簡單，適合進行大面積的測繪，星載條帶式SAR的測繪帶寬可達幾百公里。聚束式SAR，其波束始終指向成像景物，可以對景物進行長時間的觀測，獲得長的合成孔徑，從而獲得高的方位分辨率。該模式適合于對景物進行精細成像。掃描式SAR，它是條帶模式和聚束模式的結(jié)合體，它根據(jù)實際情況選擇用條帶模式或者聚束模式對景物進行粗略或者精細成像。無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。雷達成像中距離分辨率都是通過發(fā)射寬頻帶信號進行接受匹配濾波得到窄脈沖，方位分辨率通過對散射點回波信號的多普勒歷程進行相干積累得到。

4、高分三號成像模式（細分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，雷達以一個固定視角對地面進行照射（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。在距離向，星載SAR 通過發(fā)射寬帶線性調(diào)頻信號（Linear Frequency Modulation，LFM）并用匹配濾波器來提高分辨率。而在方位向，星載SAR 使用較寬的天線波束，通過對多個脈沖進行相干積累以提高分辨率。這樣，從單個目標來看，雷達信號從不同角度進行照射，相當于一個較大的天線孔徑，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。高分三號在條帶成像模式下能夠?qū)崿F(xiàn)的分辨率及測繪帶寬如下： 滑動聚束成像模式滑動聚束模式是一種新穎的SAR成像模式，它通過控制天線輻照區(qū)在地面的移動速度來控制方位分辨率，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。圖像也不會產(chǎn)生扇貝效應(yīng)， 因此是一種比較有應(yīng)用價值的工作模式。高分三號在該模式下能夠?qū)崿F(xiàn)分辨率1m，成像面積10km*10km。條帶SAR和滑動聚束SAR的基本原理是相同的，都是通過對平臺運動所產(chǎn)生的多普勒頻率進行分析從而提高方位分辨能力，因

6、而對大部分概念和術(shù)語，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寬測繪帶觀測的重要模式，它通過在多個子測繪帶（subswath）間切換，來擴展其一次通過觀測地區(qū)時的觀測帶寬度，從而實現(xiàn)寬測繪帶觀測（如圖2.3 所示）。星載SAR 工作于ScanSAR 模式時，首先在第一個子測繪帶工作一段時間，再切換到第二個子測繪帶。對所有子測繪帶完成掃描后， 再回到第一個子測繪帶繼續(xù)工作。為了地面圖像能夠連續(xù)，ScanSAR 需要在合成孔徑時間內(nèi)完成對所有子測繪帶的觀測，在每個測繪帶觀測的時間就會比較少。從目標的角度看，就是把原來的合成孔徑時間，與在同一方位向不同測繪帶的目標分享，各占一段。因此，相比條帶模式，ScanSAR 可以說是犧牲一部分的分辨率來換取了寬的測繪帶。高分三號能夠采用ScanSAR模式成像，它工作于C波段，有全球監(jiān)測、寬、窄三種掃描模式，測繪帶寬分別為650km、500km 和300km，分辨率分別為500m×500m、100m×100m 和50m×50m。波成像模式（無相關(guān)資料，按概念推測應(yīng)該為滑動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