中国海洋合成孔径雷达卫星工程.产品与处理

本书针对我国首颗国产多极化合成孔径雷达卫星——高分三号卫星编写。首先概述合成孔径雷达卫星发展历史与趋势；然后介绍高分三号卫星工程整体情况与卫星系统设计、合成孔径雷达载荷原理与系统设计、标准产品处理方法、标准产品体系与产品性能、卫星图像质量提升技术与方法、卫星数据在海洋领域典型应用等内容，涵盖卫星工程主要环节；并对正在研制的后续业务卫星情况进行展望。

目录
章 合成孔径雷达卫星发展概述 1
1.1 国外星载合成孔径雷达 3
1.1.1 L频段星载SAR 4
1.1.2 S频段星载SAR 6
1.1.3 C频段星载SAR 6
1.1.4 X频段星载SAR 9
1.2 中国星载合成孔径雷达 11
1.2.1 环境一号C卫星 11
1.2.2 高分三号卫星 12
1.3 星载合成孔径雷达现状与发展趋势 13
第2章 高分三号卫星工程 15
2.1 卫星工程任务、应用需求及观测要素 17
2.1.1 工程任务 17
2.1.2 主要应用需求 17
2.1.3 主要观测要素 18
2.2 卫星工程系统指标及组成 18
2.2.1 卫星工程系统指标 18
2.2.2 卫星工程组成 22
2.3 卫星系统 23
2.3.1 系统组成 23
2.3.2 系统指标 36
2.3.3 卫星构形 39
2.3.4 卫星能源 39
2.3.5 卫星数据 41
2.3.6 姿态控制 41
2.4 运载火箭系统 43
2.5 发射场系统 44
2.6 测控系统 44
2.7 地面系统 45
2.7.1 数据接收系统 45
2.7.2 数据处理系统 45
2.7.3 任务管理系统 47
2.8 应用系统 48
第3章 高分三号卫星合成孔径雷达载荷 49
3.1 合成孔径雷达成像原理 51
3.1.1 距离向成像 51
3.1.2 方位向成像 52
3.1.3 合成孔径雷达二维成像 54
3.2 极化合成孔径雷达基础理论 56
3.2.1 极化电磁波的表征 56
3.2.2 目标极化特征的表征 58
3.3 星载合成孔径雷达成像模式 60
3.3.1 条带模式 61
3.3.2 聚束模式 61
3.3.3 滑动聚束模式 62
3.3.4 ScanSAR模式 63
3.3.5 TOPSAR模式 63
3.4 合成孔径雷达图像主要技术指标 64
3.4.1 几何分辨率 64
3.4.2 旁瓣比 65
3.4.3 成像幅宽 66
3.4.4 辐射分辨率 67
3.4.5 噪声等效后向散射系数 67
3.4.6 辐射精度 67
3.4.7 模糊度 68
3.4.8 几何定位精度 69
3.4.9 图像动态范围 70
3.4.10 极化隔离度与通道不平衡度 70
3.5 星载合成孔径雷达系统参数设计 71
3.5.1 脉冲重复频率选择 71
3.5.2 模糊问题 71
3.5.3 天线尺寸 73
3.5.4 信噪比 74
3.5.5 品质因数 75
3.5.6 星载SAR载荷系统参数设计 76
3.6 高分三号卫星合成孔径雷达系统设计 77
3.6.1 总体方案 78
3.6.2 载荷设计 79
3.6.3 成像模式设计 83
第4章 高分三号卫星标准产品处理方法 89
4.1 地面处理系统体系架构 91
4.1.1 任务控制 92
4.1.2 数据录入 92
4.1.3 标准产品生产 93
4.2 数据处理流程 93
4.2.1 数据录入流程 93
4.2.2 标准产品生产流程 94
4.3 零级产品处理 96
4.4 一级产品处理 96
4.4.1 滑动聚束模式成像处理 97
4.4.2 条带模式成像处理 99
4.4.3 扫描模式成像处理 100
4.4.4 辐射校正101
4.4.5 极化校正102
4.4.6 多视处理102
4.5 二级产品处理103
4.6 产品性能分析105
4.6.1 聚束模式聚焦性能评价 105
4.6.2 超精细条带模式通道不平衡校正 111
4.6.3 全极化条带模式极化不平衡校正 112
第5章 高分三号卫星标准产品 115
5.1 产品等级117
5.2 产品结构与格式118
5.2.1 1 级产品结构与格式 118
5.2.2 2 级产品结构与格式 119
5.3 产品命名规则119
5.3.1 1 级产品命名规则 119
5.3.2 2 级产品命名规则 122
5.4 产品特性与性能123
5.5 产品描述文件147
5.5.1 基本信息148
5.5.2 传感器参数149
5.5.3 卫星平台参数151
5.5.4 双频GPS数据152
5.5.5 姿态参数152
5.5.6 产品信息153
5.5.7 图像信息154
5.5.8 处理参数155
5.6 入射角文件158
5.7 RPC 文件 158
5.8 标准产品基本处理方法 160
5.8.1 后向散射系数计算 161
5.8.2 1A级产品转换为1B级产品161
5.8.3 1级产品处理为2级产品 162
5.8.4 多普勒参数计算 164
第6章 高分三号卫星海洋图像质量提升技术 165
6.1 方位模糊抑制167
6.1.1 单通道SAR复图像方位模糊抑制168
6.1.2 双通道SAR方位模糊抑制171
6.1.3 处理结果176
6.2 保分辨率旁瓣抑制178
6.2.1 基于正则化模型的保分辨率旁瓣抑制179
6.2.2 基于回波观测模型成像的保分辨旁瓣抑制183
6.2.3 处理结果191
6.3 扫描模式“扇贝效应”去除 194
6.3.1 改进的多普勒中心频率估计 196
6.3.2 弱信噪比条件下“扇贝效应”抑制方法198
6.3.3 处理结果201
6.4 相干斑噪声抑制202
6.4.1 单极化图像相干斑噪声抑制 202
6.4.2 多极化图像相干斑噪声抑制 203
6.4.3 处理结果206
第7章 高分三号卫星海洋领域典型应用 209
7.1 海洋防灾减灾211
7.1.1 台风监测211
7.1.2 海上溢油监测213
7.1.3 绿潮监测217
7.1.4 海冰监测219
7.2 海域与海岸带监测223
7.2.1 海水养殖区监测 223
7.2.2 围填海监测226
7.2.3 海岸带监测230
7.3 极地环境监测与科考保障 233
7.4 海洋权益维护235
7.4.1 船舶监视235
7.4.2 油气平台监视238
7.5 海洋动力环境监测与海洋科学研究 240
7.5.1 海浪240
7.5.2 海风245
7.5.3 内波247
7.5.4 海上强降水249
第8章 后续业务卫星展望253
8.1 组成卫星观测星座255
8.2 成像模式改进255
8.2.1 扫描模式改为TOPSAR模式 255
8.2.2 提高波模式空间分辨率和观测幅宽256
8.2.3 试验模式257
8.3 增加AIS数据接收系统与星上实时处理器 259
8.3.1 接收AIS数据259
8.3.2 星上实时处理259
8.4 增加卫星每日观测时间 260
8.5 增加数据产品种类与产品描述文件信息260
8.5.1 增加4种1A级海洋定制产品261
8.5.2 增加1C级幅度图像地距标准产品262
8.5.3 增加3级几何精校正海洋定制产品262
8.5.4 增加3种4级应用海洋定制产品 263
8.5.5 增加精密定轨产品和 AIS 报文产品 263
8.5.6 增加产品描述文件信息 263
参考文献 264
附录 1 缩略语与术语表271
附录 2 GF-3波控编码表273