传感器、系统与下一代卫星X(SPIE Vol.6361)

一、日本的飞行任务 1.日本地球观测计划综述(Haruhisa Shimoda) 2.相控阵型L波段合成孔径雷达(PALSAR)的初始定标和验证结果(Masanobu Shimada等) 3.先进陆地观测卫星(ALOS)光学传感器定标及立体测绘用全色遥感仪器数字表面模型验证的初步结果(Takeo Tadono等)     

一种改进的极化SAR图像四成分分解方法

目标分解是极化合成孔径雷达（SAR）应用的重要基础,其中四成分分解算法在对城市等复杂地物的分析中有很好的应用。原四成分分解得到的体散射分量通常较大,这是由于所应用的体散射模型不能完全描述实际复杂地物的随机散射过程造成的。为了更好分析地物的实际物理散射特性,结合新的体散射模型,提出了一种改进的全极化SAR图像四成分分解算法。对目标散射相干矩阵进行定向角旋转,利用新的体散射模型对目标矩阵进行分解,在分解过程中加入功率限制以防止分解中负功率的出现。最后对NASA/JPL实验室AIRSAR-L波段的旧金山数据,以及ALOS/PALSAR的北京地区极化数据进行了分析,实验结果验证了该方法的有效性。     

双圆极化遥感卫星数据接收系统极化鉴别率需求分析

针对双圆极化频率复用中的交叉极化干扰问题,分析了雨衰及雨致去极化对LEO卫星X频段双圆极化频率复用的影响,然后将交叉极化干扰按高斯白噪声处理,并依据数据接收链路误码率门限要求,提出了X频段双圆极化频率复用遥感卫星数据接收系统极化鉴别率的技术需求。研究结果已用于双圆极化遥感卫星数据接收系统的设计,并已成功接收了国内首颗双圆极化频率复用遥感卫星(资源三号卫星,数据速率为450 Mb/s×2)的数据。     

全极化合成孔径雷达(SAR)高度信息检测技术

从全极化合成孔径雷达(SAR)二维图像数据中,经过极化综合计,利用快速搜索算法计算每一个图像像素的极化椭圆方向角ψ、△ψ,从而提取雷达方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维图像.本文在极化合成孔径雷达(SAR)三维成像快速搜索算法的基础上,提出由Stokes矢量推导的极化椭圆方向角解模糊算法,并利用美国NASA1994年SIR-C采集的真实全极化合成孔径(SAR)二维图像数据,经计算机处理得到了极化合成孔径(SAR)三维成像结果.     

星载简缩极化SAR海上舰船目标检测性能分析

与全极化相比,简缩极化合成孔径雷达(SAR)因其更宽的幅宽,在海洋监视方面具有先天的优势。针对星载简缩极化SAR图像海上舰船目标检测,在全极化及简缩极化SAR特征参数提取方法研究基础上,基于实测Radarsat-2全极化数据模拟的混合极化(CTLR)模式简缩极化SAR图像数据,通过归一化距离对所提取极化特征参数的舰船目标和海杂波背景区分能力进行了系统分析与比较,在此基础上进一步对全极化及简缩极化的极化特征参数相似性进行了定量分析与评估,得到简缩极化和全极化的舰船目标检测分析结果。结果表明,简缩极化SAR的检测性能总体上接近于全极化。     

简缩极化SAR数据处理与应用研究进展

极化信息能丰富合成孔径雷达(SAR)数据的信息量,在农业、环境、海洋、森林、军事等领域取得了广泛的应用,但同时也面临分辨率较低、幅宽较小的问题,带来较高的应用成本。简缩极化SAR(CP SAR)作为一种能同时获取较为丰富的地表信息并实现较大幅宽观测的极化SAR模式,在过去十余年中引起了科研人员的广泛关注。随着印度RISAT-1卫星的成功发射,简缩极化SAR在一系列应用研究中取得了新进展。该文简要介绍了简缩极化SAR的经典数据处理方法,总结了近十余年来简缩极化SAR在农业和海洋应用领域的主要研究成果,最后对其发展方向进行了分析与展望。      

用IGS发布的TEC数据提高法拉第旋转校正精度

电磁波穿过电离层时引入的法拉第旋转是导致全极化微波辐射计观测亮温产生交叉极化的重要原因.分析得知IRI（international reference ionosphere）模型产生的TEC（total electron content）数据在部分低纬地区无法满足全极化辐射计对法拉第旋转的校正精度要求.为提高校正精度,分析了沿观测路径积分法和应用IGS（International GPS Service）发布的TEC数据校正两种方法对校正精度的影响.结果表明,沿观测路径积分法不能有效改善校正精度,而应用IGS数据校正可大幅提高低纬地区法拉第旋转校正精度,满足全极化微波辐射计对极化旋转角的校正精度要求.     

日本“先进陆地观测卫星”出现故障

日期:2011/04/26[中国航天工程咨询中心网站2011年4月25日消息]东京时间4月22日清晨7时30分左右,日本宇航探索局(JAXA)"先进陆地观测卫星"(ALOS)卫星将运行模式转为低负载模式(以最小的输出功率维持卫星运行),由于功率下降,星上所有观测仪器关闭。这次异常是通过KODAMA数据中继试验卫星中继的数据发现的。之后ALOS输出功率快速降低,遥测系统显示22日晚些时候卫星失去动力。JAXA正在     

极化复用在遥感卫星接收系统中的工程化应用

针对低轨遥感卫星双频点极化复用数传模式,研究遥感接收系统设计及工程化应用技术,通过对星地联合隔离度影响进行理论分析、星地无线极化复用试验,验证了极化复用技术实现可行性,采用极化对消解调技术,并通过卫星双点频极化复用模式数据的实际接收试验,验证了卫星极化复用模式数据接收可靠性,实现了双频点四通道极化复用的工程化应用。     

多视极化合成孔径雷达图象的分类和极化通道优化

本文提出一个新的最大似然(ML)分类算法对多视全极化合成孔径雷达(SAR)图象进行分类,给出了应用NASA/JPL机载L波段四视全极化SAR实测数据的试验结果,证明了新算法的有效性。此外,本文还将所提算法应用于部分的多视全极化SAR数据中,实现了地貌类型分类的极化通道优化。     

SAR Polarimetry to Observe Oil Spills

A study on sea oil spill observation by means of polarimetric synthetic aperture radar (SAR) data is accomplished. It is based on the use of a polarimetric constant false alarm rate filter to detect dark patches over SAR images. Then, the target decomposition theorem is exploited to distinguish oil spills and look-alikes. Experiments are conducted on polarimetric SAR data acquired during the SIR-C/X-SAR mission on October 1994. The data were processed and calibrated at the Jet Propulsion Laboratory, National Aeronautics and Space Administration. Results show that the new polarimetric approach is able to assist classification     

气溶胶组分反演方法光学辐射产品 精度的综合分析

基于 2005–2013 年 POLDER-3 多角度偏振观测资料, 通过最新开发的可以实现气溶胶光学特性及组分信息 同时反演的气溶胶组分卫星反演方法获得全球气溶胶综合产品, 并利用 AERONET (Aerosol Robotic Network) 全球站 点观测资料对反演获得的气溶胶光学辐射特性产品进行了综合评价分析, 讨论了气溶胶组分反演方法的适用性和 先进性。结果表明, 气溶胶组分反演方法应用于多角度偏振观测中, 不仅可以获得高精度的多个波段气溶胶光学厚 度 (AOD) 产品, 还可以获得多个波段吸收性气溶胶光学厚度 (AAOD) 以及不同波段组合下 (440/670 nm, 670/870 nm, 870/1020 nm, 440/1020 nm) Ångstrom ¨ 指数 (AE) 等气溶胶光学辐射特性产品, 并且这些气溶胶光学特性反演产品都具 有较小偏差, 表明气溶胶组分反演方法能够更好地对观测数据实现拟合, 获得更丰富更精确的气溶胶卫星反演产品, 为进一步优化算法并提供更加精确的卫星产品奠定基础。     

Unsupervised segmentation of polarimetric SAR data using thecovariance matrix

A method for unsupervised segmentation of polarimetric synthetic aperture radar (SAR) data into classes of homogeneous microwave polarimetric backscatter characteristics is presented. Classes of polarimetric backscatter are selected on the basis of a multidimensional fuzzy clustering of the logarithm of the parameters composing the polarimetric covariance matrix. The clustering procedure uses both polarimetric amplitude and phase information, is adapted to the presence of image speckle, and does not require an arbitrary weighting of the different polarimetric channels; it also provides a partitioning of each data sample used for clustering into multiple clusters. Given the classes of polarimetric backscatter, the entire image is classified using a maximum a posteriori polarimetric classifier. Four-look polarimetric SAR complex data of lava flows and of sea ice acquired by the NASA/JPL airborne polarimetric radar (AIRSAR) are segmented using this technique     

Segmentation of polarimetric synthetic aperture radar data

A statistical image model is proposed for segmenting polarimetric synthetic aperture radar (SAR) data into regions of homogeneous and similar polarimetric backscatter characteristics. A model for the conditional distribution of the polarimetric complex data is combined with a Markov random field representation for the distribution of the region labels to obtain the posterior distribution. Optimal region labeling of the data is then defined as maximizing the posterior distribution of the region labels given the polarimetric SAR complex data (maximum a posteriori (MAP) estimate). Two procedures for selecting the characteristics of the regions are then discussed. Results using real multilook polarimetric SAR complex data are given to illustrate the potential of the two selection procedures and evaluate the performance of the MAP segmentation technique. It is also shown that dual polarization SAR data can yield segmentation resultS similar to those obtained with fully polarimetric SAR data     

星载对地观测偏振传感器及其大气遥感应用

偏振反映电磁波的方向特性,是除强度之外电磁波的另一维度的信息。在电磁波与大气颗粒物的相互作用中,偏振由于其对颗粒物物理特征的高敏感性, 可以有效提高卫星遥感探测的丰度和精度,改善对大气中特性复杂的气溶胶和云等成分的探测能力。首次综合介绍了我国研制的4种类型星载 对地观测偏振传感器,包括多角度偏振相机、推扫式偏振成像仪、摆扫式偏振仪、多通道偏振辐射计,并分析了代表性的国产偏振传感器 的指标参数,总结了各类载荷的探测能力。在此基础上,介绍了星载偏振传感器的主要定标方法,包括发射前实验室定标、星上定标和在轨定标。 偏振载荷具有增加卫星观测维度和精度、对大气颗粒物粒径和形状特征敏感、改善弱信号探测等方面的综合优势,能够获取全球范围内 高精度的大气气溶胶和云参数。星载对地观测偏振传感器具有广阔的大气遥感应用空间和潜力,可在细颗粒物PM2.5卫星遥感、关键气候 因子观测及评估、极端环境事件监测、气溶胶生态效应评估、对地观测高精度大气校正等多个领域发挥作用。     

Observation of sea-ice thickness in the sea of Okhotsk by using dual-frequency and fully polarimetric airborne SAR (pi-SAR) data

To investigate the possibilities of using dual-frequency, multipolarization synthetic aperture radar (SAR) data to monitor sea ice, we derived the relationship between various polarization characteristics and the physical parameters of sea ice. We discuss the frequency and polarization characteristics of the backscattering coefficients of sea ice and then characterize its thickness by comparing the corresponding backscattering coefficient for each polarization with the physical parameters of the ice. We first propose a methodology for classifying sea-ice types by using a polarimetric decomposition technique, before comparing an estimation of the sea-ice thickness with the corresponding dual-frequency, multipolarization SAR data. We utilized the backscattering ratio to estimate the thickness of the sea ice. This ratio canceled the effect of roughness on the backscattering. The method was validated using Pi-SAR (polarimetric and interferometric airborne SAR) observation data obtained at ground-truth sites.     

CLASSIFICATION OF MULTI-LOOK POLARIMETRIC SAR IMAGERY AND POLARIZATION CHANNEL OPTIMIZATION

In this paper, a new maximum likelihood (ML) classification algorithm is proposed to classify the multi-look polarimetric synthetic aperture radar (SAR) imagery. Experimental results with the NASA/JPL airborne L-band polarimetric SAR data demonstrate the effectiveness of the new algorithm. Furthermore, when using the algorithm in the classifications with subsets of the multi-look polarimetric SAR data, the polarization-channel optimization for the terrain type classification is implemented.