HJ-1-C 卫星合成孔径雷达载荷的设计与实现

HJ-1-C 是我国环境与灾害监测小卫星2+1星座中的一颗合成孔径雷达(SAR)卫星,工作于S 波段,具有5 m 分辨率。SAR 载荷采用网状反射面天线和大功率放大器方案,具有重量轻、效率高的特点,适合于小卫星平台。目前HJ-1-C 卫星已在轨运行,获得我国首批S 波段星载SAR 图像,图像质量高,地物信息丰富,表明SAR 载荷的设计合理,试验和测试充分。HJ-1-C 卫星将为我国减灾和环境应用发展做出贡献。该文将对HJ-1-C卫星SAR 载荷的设计和研制进行全面介绍,包括其主要功能和技术指标,各部分的设计,以及研制、测试和试验工程,最后给出其在轨获得的图像。      

HJ-1-C 卫星SAR 系统的内定标

HJ-1-C 卫星是我国环境与灾害监测小卫星星座中的一颗合成孔径雷达(SAR)卫星,目前已在轨运行。其SAR 系统采用网状反射面天线和集中式功率放大器,且具有星上在轨内定标的功能。该文详细介绍了HJ-1-C 卫星SAR 系统的内定标模式和算法,给出内定标器的设计和实现原理,并对SAR 系统在轨工作内定标数据进行分析。      

环境一号C 卫星SAR 图像典型环境遥感应用初探

环境一号C 卫星(HJ-1C)于2012 年11 月19 日成功发射,并与2008 年9 月6 日一箭双星发射的环境一号A 星,B 星(HJ-1A/1B)组成2+1环境与灾害监测预报小卫星星座系统。该文以2012 年12 月～2013 年1 月期间获取的9 景HJ-1C 卫星数据2 级产品(S 波段,VV 极化,Strip 模式,5 m 分辨率)为实验数据,以北京市和福建省近海海域为研究实验区,以HJ-1C 卫星SAR 图像土地利用类型人工解译与制图、地表覆盖自动分类、近海海洋溢油污染识别、海浪特征参数反演、海水养殖区特征提取等近海海洋环境监测等为例,开展了HJ-1C卫星SAR 图像环境遥感应用能力的分析与评价。结果表明:(1)HJ-1C 卫星SAR 图像可用于耕地、林地、公路用地、河流水面、城镇住宅用地、农村宅基地等土地利用类型的人工解译和制图,地类图斑面积勾绘误差小于5%;(2)HJ-1C 卫星SAR 与HJ-1B CCD 图像融合可有效提高地表覆盖自动分类精度;(3)HJ-1C 卫星SAR 图像可用于海洋溢油污染识别、海浪特征参数反演及近海养殖区信息提取等近海海洋环境遥感监测。      

环境与减灾C星发射成功

11月19日6点53分,长征二号丙运载火箭在太原卫星发射中心成功发射,将环境与灾害监测预报小卫星C星送入预定轨道。同时,还成功搭载发射了一颗新技术验证卫星和蜂鸟试验载荷。这标志着我国环境与灾害监测预报小卫星星座"2+1"方案的正式建成。监测预报小卫星C星是我国首颗民用对地观测合成孔径雷达(SAR)小卫星,由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究     

“海丝一号”中国首颗轻小型SAR卫星

2020年12月22日,由中国电科38所和天仪研究院联合研制的我国首颗商业SAR卫星“海丝一号”搭载长征八号运载火箭在文昌卫星发射中心成功发射。海丝一号历时1年完成研制,整星重量小于185kg,成像最高分辨率1m,可以全天候、全天时对陆地、海洋、海岸进行成像观测,具有轻小型、低成本、高分辨率特点,是我国首颗轻小型SAR卫星,是国际上首个C波段小卫星SAR,可为海洋环境、灾害监测,及国土调查等领域提供服务。     

环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR 成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C 卫星SAR 分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C 卫星SAR 采用短期稳定度为101.010 / 5 ms 的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C 卫星SAR 定时脉冲前沿抖动优于2 ns (rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C 卫星SAR 系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。      

用于HJ-1C 卫星ScanSAR 的等效RD 几何校正方法

HJ-1C 卫星是我国第1 颗民用合成孔径雷达卫星,具有条带和扫描两种工作模式。该文根据HJ-1C 卫星ScanSAR 模式的工作特点,在ECS 成像算法和传统斜距多普勒定位方法基础上,提出一种适用于ScanSAR 的等效RD 几何校正方法。首先根据方位时刻关系进行方位拼接,然后根据斜距关系拼接各个子带,接着拟合等效参数,进行斜距多普勒定位,最后实现ScanSAR 图像的几何校正。HJ-1C 卫星的实际数据实验结果表明:HJ-1C 卫星ScanSAR 模式的定位精度可以达到100 m; 24 核CPU 并行情况下实现10 s 处理完一景图像。      

分布式小卫星合成孔径雷达的空间编队构形研究

合理的空间编队构形是实现分布式小卫星SAR系统功能的基础.着重讨论分布式小卫星合成孔径雷达(SAR)空间编队构形的设计问题.分析了实现三维地形成像、提高空间分辨率和动目标检测三种系统功能时,空间编队构形设计所需解决的问题,提出了进行分布式小卫星SAR空间编队构形设计的三个最优化准则,给出了空间编队构形的评估方法,并对现有的几种分布式小卫星SAR的空间编队构形进行分析.最后根据分布式小卫星SAR的空间编队构形,通过与单颗星载SAR回波信号相比较,分析了分布式小卫星SAR回波信号的特点,为其数据处理提供参考.     

数字式波束形成在星载双基和多基SAR中的优越性

在单一发收卫星SAR(合成孔径雷达)系统中,地面成像幅宽受天线长度限制,而载荷重量受发射条件的限制,发射大天线的SAR卫星是困难的.因此,将发和收分开成双基SAR,并在接收天线的高度上和/或方位上采用数字波束形成就有明显好处.若采用多接收卫星组合则单星SAR天线可做得很小,有利于降低成本.     

HJ-1-C 卫星SAR 全功率辐射试验的设计及实现

该文面向HJ-1-C SAR 全功率辐射试验设计,阐述了SAR 大功率集中发射所带来的新问题,从保证雷达接收通路的安全性出发,提出全功率辐射试验的接收通道漏过功率测试的必要性,给出构成雷达系统收发通道闭环测试的方法。试验结果表明,所提出的HJ-1-C SAR 系统全功率辐射试验的方案合理可行,试验达到了预期的效果。      

环境减灾C 星在轨测试期间冰凌灾害应用能力评价

2012 年11 月19 日,环境减灾卫星一号C 星成功发射,是我国第1 颗民用合成孔径雷达(SAR)卫星,也是目前世界上唯一在轨运行的S 波段SAR 卫星。在轨测试阶段,民政部国家减灾中心对C 星在冰凌灾害方面的应用能力进行了初步的评价,同时利用资源三号卫星多光谱影像进行相对精度评价。结果表明,S 波段SAR 卫星对于冰凌具有极好的响应,对于完全封冻、未完全封冻和浮冰区域,可有效地辨识,具备较好的减灾应用能力。S 波段SAR 卫星数据将填补我国乃至世界上SAR 卫星数据的波段空白,减灾应用潜力有待进一步深入挖掘。      

环境一号C 星SAR 天线设计与分析

环境一号C 星SAR 天线采用了构架式可展开网状抛物面反射器,天线构型复杂,在轨展开步骤多,天线展开可靠性及在轨电气性能等都是设计难点。该文阐述了天线总体、结构和电气方面的设计研究,并从力学和热角度进行了实际工况的分析。环境一号C 星在轨成功展开及良好的SAR 成像质量表明了天线在机电热及可靠性设计方面满足型号工程的使用要求,为集中式网状抛物面SAR 天线的设计研究提供了宝贵经验。      

基于高性能机群的环境一号C 卫星SAR 图像全分辨率快视实时处理系统设计与实现

该文设计和实现了基于高性能机群的环境一号C 卫星 SAR 图像全分辨率快视实时处理系统,该系统对环境一号C 卫星2012 年12 月9 日首次开机获取的SAR 遥感数据进行了快视图像处理。结果表明:该快视处理系统完全满足SAR 图像全分辨率快视实时处理能力。该系统是我国首次实现星载SAR 图像全分辨率快视实时处理的业务运行系统。      

固态发射机热设计与飞行验证

大功率高热流密度固态发射机是环境一号C 卫星有效载荷中的关键设备,对整星的热设计影响很大。固态发射机热设计的目的,是满足固态发射机的温度需要,从而确保固态发射机的安全可靠工作。该文论述了环境一号C 卫星固态发射机热控设计及解决的关键问题。飞行遥测结果表明,固态发射机热控设计正确、方案合理,很好地满足了固态发射机的温度要求。