高分辨率合成孔径雷达卫星数据-TerraSAR
合成孔径雷达概述(SAR)
合成孔径雷达概述1合成孔径雷达简介 (2)1.1 合成孔径雷达的概念 (2)1.2 合成孔径雷达的分类 (3)1.3 合成孔径雷达(SAR)的特点 (4)2合成孔径雷达的发展历史 (5)2.1 国外合成孔径雷达的发展历程及现状 (5)2.1.1 合成孔径雷达发展历程表 (6)2.1.2 世界各国的SAR系统 (9)2.2 我国的发展概况 (11)2.2.1 我国SAR研究历程表 (11)2.2.2 国内各单位的研究现状 (12)2.2.2.1 电子科技大学 (12)2.2.2.2 中科院电子所 (12)2.2.2.3 国防科技大学 (13)2.2.2.4 西安电子科技大学 (13)3 合成孔径雷达的应用 (13)4 合成孔径雷达的发展趋势 (14)4.1 多参数SAR系统 (15)4.2 聚束SAR (15)4.3极化干涉SAR（POLINSAR） (16)4.4合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Ladar） (16)4.5 小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势 (17)4.6 性能技术指标不断提高 (17)4.7 多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征 (18)4.8 雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式 (18)4.9 分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达 (18)4.10 星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容 (19)4.11 军用和民用卫星的界线越来越不明显 (19)5 与SAR相关技术的研究动态 (20)5.1 国内外SAR图像相干斑抑制的研究现状 (20)5.2 合成孔径雷达干扰技术的现状和发展 (20)5.3 SAR图像目标检测与识别 (22)5.4 恒虚警技术的研究现状与发展动向 (25)5.5 SAR图像变化检测方法 (27)5.6 干涉合成孔径雷达 (31)5.7 机载合成孔径雷达技术发展动态 (33)5.8 SAR图像地理编码技术的发展状况 (35)5.9 星载SAR天线方向图在轨测试的发展状况 (37)5.10 逆合成孔径雷达的发展动态 (38)5.11 干涉合成孔径雷达的发展简史与应用 (38)合成孔径雷达概述1合成孔径雷达简介合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波成像雷达。
TerraSAR-X雷达卫星数据介绍
北京揽宇方圆信息技术有限公司
TerraSAR-X雷达卫星数据介绍
一、卫星概要：
TerraSAR-X卫星为德国研制的一颗高分辨率雷达卫星，携带一颗高频率的
X波段合成孔径雷达传感器，可以聚束式、条带式和推扫式3种模式成像，
并拥有多种极化方式。
可全天时、全天候地获取用户要求的任一成像区域的
高分辨率影像。
TanDEM-X于2010年6月21日成功发射，这两颗卫星
在3年内将反复扫描整个地球表面，最终绘制出高精度的３Ｄ地球数字模
型。
二、TerraSAR-X卫星主要特点
1、多分辨率（1m/3m/18.5m）和覆盖区域：对于特定目标区域采用高
分辨率，对大面积覆盖采用中等分辨率
2、任何其他的商业星载传感器都无法比拟的几何精度
3、极高的辐射精度
4、不受天气影响，对地球上的任何地点，重访周期最长2.5天（95%的
地区可达到2天重访）
5、独特的敏捷性（成像和极化模式的快速切换）
6、可应用于多种领域：
防灾：洪水监测、地震监测、火山监测、滑坡、溢油监测
农业：农作物分类、农作物长势监测及估产
制图：地物提取、变化监测、地图制图
林业：森林分类、林业资源评估与监测
水文：土壤湿度监测、沼泽地识别
海洋：海冰类型识别、冰川监测、极地监测、海洋表面监测
地质：岩性构造、城市地面沉降、矿区沉降监测
公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626电话：4006019091010－57113949。
合成孔径雷达 应用场景
合成孔径雷达应用场景
合成孔径雷达应用场景
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种具有
非凡性能的海洋及陆地遥感技术，它可以提供被动、直观的、全天时辰不受天气影响的三维成像，具有高空间分辨率和长距离观测能力。
凭借其独特的特性，SAR已经成为了多个领域，如资源监测、环境监测、国土普查、地面入侵检测、交通监测等的有力工具。
一、资源监测
SAR可以应用于资源监测，它可以提供高精度的地形数据，可以用来改善和更新地理信息系统（GIS）数据，用于定位非法开采活动，监控森林覆盖度，和破坏环境的活动。
二、环境监测
SAR可以用来监测各种环境变化，如水体表面的延伸、土地利用变化、湿地的改变、河流谷的发展、海岸线的变化等等。
这些信息可以帮助环境管理者有效地管理和保护环境。
三、国土普查
SAR可以提供高精度的地形图，可以用来统计人口数量，用于环境保护，可以帮助决策者有效地管理和利用自然资源。
四、地面入侵检测
SAR可以用来检测地面活动，如检测地面入侵者的行动，检测海岸边界的变化等等，这些信息可以帮助安全机构有效地保护国土安全。
五、交通监测
SAR可以用来监测交通流量，检测道路的状况，监测行车状态，这些信息可以帮助交通管理者有效地改善交通状况。
合成孔径雷达sar孔径合成原理
合成孔径雷达sar孔径合成原理合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用雷达原理进行成像的技术。
它通过利用雷达的回波信号进行数据处理，实现高分辨率、大覆盖面积的地面成像。
而SAR的核心技术之一就是孔径合成原理。
孔径合成原理是利用雷达的运动产生的多个回波信号进行合成，从而得到高分辨率的成像。
与传统雷达不同，SAR的发射器和接收器不是静止不动的，而是在飞机、卫星等平台上运动。
正是因为这种运动，SAR能够利用多个回波信号进行合成，达到提高分辨率的效果。
SAR的孔径合成原理可以通过以下几个步骤来解释：1. 发射信号：SAR首先向地面发射一束射频信号。
这个信号在空中传播并与地面物体相互作用后，会产生回波信号。
2. 接收信号：接下来，SAR接收器会接收到地面反射回来的回波信号。
这些信号包含了地面物体的散射特性，可以提供有关地面物体的信息。
3. 信号处理：接收到回波信号后，SAR会对这些信号进行处理。
首先，对回波信号进行时域压缩处理，以减小信号的时延。
然后，对压缩后的信号进行频域处理，通过傅里叶变换等算法，将信号转换为频域数据。
4. 孔径合成：在信号处理的过程中，SAR会利用雷达平台的运动信息，将多个回波信号进行合成。
SAR的雷达平台在运动过程中，相当于一个虚拟的大孔径天线，可以接收到多个不同位置的回波信号。
通过对这些信号进行合成处理，可以得到高分辨率的成像结果。
5. 成像显示：最后，SAR将合成后的信号进行成像显示。
利用合成的回波信号，SAR可以得到高分辨率、清晰度高的地面图像。
这些图像可以用于地质勘探、军事目标识别、环境监测等领域。
需要注意的是，SAR的孔径合成原理要求雷达平台在运动过程中保持稳定，并且要有较高的精度。
这样才能保证合成后的图像质量。
此外，SAR的孔径合成原理也要求对回波信号进行准确的处理和合成算法。
只有在合适的处理和算法下，才能获得理想的成像结果。
合成孔径雷达
合成孔径雷达（SAR）合成孔径雷达产生的过程为了形成一幅真实的图像增加两个关键参数：分辨率、识别能力。
合成孔径打开了无限分辨能力的道路相干成像特性：以幅度和相位的形式收集信号的能力相干成像的特性可以用来进行孔径合成民用卫星接收系统SEASA T、SIR-A、SIR-B美国军用卫星(LACROSSE)欧洲民用卫星（ERS系列）合成孔径雷达(SAR)是利用雷达与目标的相对运动将较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一个较大孔径的等效天线孔径的雷达。
特点：全天候、全天时、远距离、和高分辨率成像并且可以在不同频段不同极化下得到目标的高分辨率图像SAR高分辨率成像的距离高分辨率和方位高分辨率距离分辨率取决于信号带宽方位高分辨率取决于载机与固定目标相对运动时产生的具有线性调频性质的多普勒信号带宽相干斑噪声机载合成孔径雷达是合成孔径雷达的一种极化：当一个平面将空间划分为各向同性和半无限的两个均匀介质，我们就可以定义一个电磁波的入射平面，用波矢量K来表征：该平面包含矢量K以及划分这两种介质的平面法线垂直极化（V）：无线电波的振动方向是垂直方向与水平极化（H）：无线电波的振动方向是水平方向TE波：电场E与入射面垂直TH波：电场E属于入射平面合成孔径雷达的应用军事上、地质和矿物资源勘探、地形测绘和制图学、海洋应用、水资源、农业和林业合成孔径雷达在军事领域的应用：战略应用、战术应用、特种应用。
SAR系统的几个发展趋势：多波段、多极化、多视角、多模式、多平台、高分辨率成像、实时成像。
SAR图像相干斑抑制的研究现状分类：成像时进行多视处理、成像后进行滤波多视处理就是对同一目标生成多幅独立的像，然后进行平均。
这是最早提出的相干斑噪声去除的方法，这种技术以牺牲空间分辨率为代价来获取对斑点的抑制成像后的滤波技术成为SAR图像相干噪声抑制技术发展的主流均值滤波、中值滤波、维纳滤波用来滤去相干斑噪声，这种滤波方法能够在一定程度上减小相干斑噪声的方差合成孔径雷达理论概述合成孔径雷达是一种高分辨率成像雷达，高分辨率包含两个方面的含义：方位向的高分辨率和距离向高分辨率。
TerraSAR-X卫星成像模式介绍
北京揽宇方圆信息技术有限公司TerraSAR-X卫星成像模式介绍一、卫星概要：TerraSAR-X卫星为德国研制的一颗高分辨率雷达卫星，携带一颗高频率的X波段合成孔径雷达传感器，可以聚束式、条带式和推扫式3种模式成像，并拥有多种极化方式。
可全天时、全天候地获取用户要求的任一成像区域的高分辨率影像。
TanDEM-X于2010年6月21日成功发射，这两颗卫星在3年内将反复扫描整个地球表面，最终绘制出高精度的３Ｄ地球数字模型。
二、TerraSAR-X卫星主要特点1、多分辨率（1m/3m/18.5m）和覆盖区域：对于特定目标区域采用高分辨率，对大面积覆盖采用中等分辨率2、任何其他的商业星载传感器都无法比拟的几何精度3、极高的辐射精度4、不受天气影响，对地球上的任何地点，重访周期最长2.5天（95%的地区可达到2天重访）5、独特的敏捷性（成像和极化模式的快速切换）6、可应用于多种领域：防灾：洪水监测、地震监测、火山监测、滑坡、溢油监测农业：农作物分类、农作物长势监测及估产制图：地物提取、变化监测、地图制图林业：森林分类、林业资源评估与监测水文：土壤湿度监测、沼泽地识别海洋：海冰类型识别、冰川监测、极地监测、海洋表面监测地质：岩性构造、城市地面沉降、矿区沉降监测北京揽宇方圆信息技术有限公司是国内的领先遥感卫星数据机构，遥感行业的国家高新技术企业，整合全球200多颗遥感卫星数据资源，遥感卫星影像数据贯穿中国1960年至今的所有商业卫星影像数据，是中国遥感卫星数据资源最多的专业遥感卫星数据服务机构，提供多尺度、多分辨率、全覆盖的遥感卫星影像数据服务，最大限度的保证了遥感影像数据获取的及时性和完整性。
分发不同性能、技术应用上可以互补的多种卫星影像，包括光学、雷达卫星影像、历史遥感影像等各种卫星数据服务，各种专业应用目的的图像处理、解译、顾问服务以及基于卫星影像的各种解决方案等。
公司拥有完全自主知识产权、高性能、满足大规模遥感数据集中处理的空间大数据管理与服务系统。
常用雷达卫星影像数据介绍
北京揽宇方圆信息技术有限公司常用雷达卫星影像数据介绍（1）中国GF-3号卫星高分3号（GF-3）雷达卫星由中国航天科技集团公司五院抓总研制，2016年8月发射升空，是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达卫星，具有高分辨率、大成像幅宽、多成像模式等特点，既能实现大范围普查，也能详查特定区域，可满足不同用户对不同目标成像的需求。
（2）德国TerraSAR-X卫星TerraSAR-X卫星是德国宇航中心（DLR）与EADS Astrium公司为了TanDEM-X全球测高任务而联合开发的两颗卫星，雷达工作于X频段，两颗TerraSAR-X卫星分别于2007年6月和2010年6月发射升空，双星编队组网后利用InSAR技术在三年内完成了全球DEM测量。
在顺利完成测高任务的基础上，TerraSAR-X卫星在太空中还开展了大量的科学试验，高质量的雷达图像数据在其他领域也获得了很多应用。
（3）意大利COSMO-SkyMed卫星COSMO-SkyMed是意大利航天局（ASI）和意大利国防部（MoD）共同研发的X频段高分辨率雷达卫星星座，整个星座由四颗卫星编队组成，2007年6月发射第一颗卫星，2010年11月发射了第四颗卫星，目前COSMO-SkyMed的4颗卫星已全部在轨运行，是一个军民两用的对地观测系统。
（4）加拿大RadarSat-2卫星RadarSat-2卫星由加拿大空间署(CSA)与MDA公司合作研制与管理，于2007年12月发射升空，雷达工作于C频段。
RadarSat-2是RadarSat-1卫星的后继星，在图像获取能力及性能方面有了长足的进步。
RadarSat-1/2卫星将很多成像模式首次带入太空，在雷达数据运营管理模式上也有较大的创新，是一颗引领性的卫星，在中国GF-3号卫星身上可以看到很多RadarSat-1/2的影子。
（5）日本ALOS-PalSAR卫星ALOS先进对地观测系列卫星由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)研制与管理，载有三个传感器：全色遥感立体测绘仪（PRISM）、先进可见光与近红外辐射计（AVNIR）和L频段全极化合成孔径雷达（PALSAR）。
SAR合成孔径雷达卫星数据
公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626
电话：4006019091 010－57113949
北京揽宇方圆信息技术有限公司
图： 条带模式
3.2 扫描模式-ScanSAR
扫描模式是共享多个独立 sub-swaths 的操作时间，最后获取一个完整的图像覆盖区域。它 能解决 Stripmap 模式较小的刈幅。
图： 距离向和方位向示意图 距离向分辨率（Range Resolution） 垂直飞行方向上的分辨率，也就是侧视方向上的分辨率。距离向分辨率与雷达系统发射的脉 冲信号相关，与脉冲持续时间成正比：
Res( r) = c*τ/2 其中 c 为光速，τ为脉冲持续时间。
公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626
图： SAR 成像原理示意图
公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626
电话：4006019091 010－57113949
北京揽宇方圆信息技术有限公司
2.SAR 几个重要的参数
为了更好的理解 SAR 和 SAR 图像，需要知道几个重要的参数。
2.1 分辨率
SAR 图像分辨率包括距离向分辨率（Range Resolution）和方位向分辨率（Azimuth Resolution）。
欧空 局
公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626
电话：4006019091 010－57113949
图：聚束模式
4.当前主流星载 SAR 系统
系统
发射 时间
波极 段化
图幅宽度 （KM）
ENVISAT-ASAR
2002 C VV 100-400
分辨率 （米）
重复 周期
国家 /机 构
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TanDEM-X的设计和发射
TanDEM-X Programme and Mission
10 Company CONFIDENTIAL
TerraSAR基本影像产品
hsatellite
星下轨迹
Nadir track
Θ1=2
0o
星下轨迹
Nadir track
Θ2=4
5o
旋转中心
Centre of rotation
• • • •
主控相位阵列天线Active Phased Array Antenna 单,双,全极化方式Single, Dual & Quad Polarization 256G存储容量256 Gbit Mass Memory 300兆/秒X波段下传速度300 Mbit/s Downlink in X-Band
星下轨迹
Nadir track
旋转中心
Centre of rotation
8 Company CONFIDENTIAL
TerrraSAR影像模式:运行灵活性
Imaging Modes of TerraSAR-X: Operational Flexibility
电磁波束控制Electronic beam steering:
确认Identification
识别Recognition
发现Detection
TerraSAR-X的性能
TerraSAR-X Capability 5 Company CONFIDENTIAL
TerraSAR影像模式
Imaging Modes of TerraSAR-X
ScanSAR
卫星轨道
Satellite orbit
SAR SAR
SAR)
11 Company CONFIDENTIAL
TerraSAR-X基本产品：L0数据
TerraSAR-X Basic Products: L0 data
SAR原始数据(L0数据) SAR Raw Data (L0 Data)
纪录的是重叠的和后向散射信号
A sum of overlapping backscattered signals
TanDEM-X的设计和发射
TanDEM-X Programme and Mission
2 Company CONFIDENTIAL
成像模式：SpotLight，StripMap和ScanSAR
Imaging Modes: SpotLight and StripMap
ScanSAR 模式ScanSAR mode
双重天线接收模式Dual receive antenna mode
沿飞行轨迹的干涉测量,地面移动目标侦测
along-track interferometry, Ground Moving Target Detection
3 Company CONFIDENTIAL
成像模式：SpotLight，StripMap和ScanSAR
100km幅宽100 km swath 18m分辨率16 m resolution
StripMap 模式StripMap mode
30km幅宽30 km swath 3m分辨率3 m resolution
高分辨率&SpotLight模式
High Resolution & SpotLightmode
5/10 km x 10 km 1m分辨率1 m resolution
Imaging Modes: SpotLight and StripMap
ScanSAR
StripMap
hsatellite
卫星轨道
Satellite orbit
SpotLight
卫星轨道
Sateห้องสมุดไป่ตู้lite orbit
卫星轨道
Satellite orbit
hsatellite
星下轨迹
Nadir track
SAR SAR
由DLR的SAR处理工具生成
Generated by DLR SAR Processing Facility (TMSP)
SAR)
由Infoterra 处理组件生成
Generated by Infoterra Processing Suite (PS)
地理信息产品Geo-Information Products 正射图(OMSAR) Orthomap (OM ) 变化监测图(CDMSAR) Change Detection Map (CDM 地表沉陷图(SUBSAR) Subsidence Map (SUB ) etc.
hsatellite
带宽Bandwidth 数据收集范围Data collection range 全效率范围Full performance range
高分辨率SpotLight模式
High Resolution SpotLight Mode
10 km x 10 km 1-4 m 取决于入射角和多极化方式 单极化 (VV or HH) 双极化 (HH/VV) 150 and 300 MHz 15° to 60° 20° to 55° 5 x 10 km
TerraSAR-X Basic Image Products
影像处理由德国宇航中心和Infoterra GmbH合作进行
Processing tasks are shared by DLR Germany and Infoterra GmbH
基本影像产品Basic Image Products CEOS Level 0数据产品:原始数据 CEOS Level 0 data products: raw data CEOS Level 1b 数据产品： CEOS Level 1b data products SSC: Single Look Slant Range Complex MGD: Multilook Ground Range Detected GEC: Geocoded Ellipsoid Corrected EEC: Enhanced Ellipsoid Corrected TerraSAR-X增值产品 TerraSAR-X Value Added Products 增强影像产品 Enhanced Image Products 正射影像(ORISAR) Orthorectified image (ORI ) 镶嵌产品(MCSAR) Mosaic (MCSAR) 定位影像(OISAR) Oriented Image (OI ) 升/降轨融合产品(ADMSAR) Ascending / Descending Merge (ADM
Imaging Modes: SpotLight , StripMap and ScanSAR Modes
TerraSAR基本产品
TerraSAR-X Basic Products
基本影像产品
Basic Image Products
增值产品：TerraSAR-X增强和地理信息产品
Value Added Products: TerraSAR-X Enhanced and Geoinformation Products
成像模式：SpotLight，StripMap和ScanSAR模式
Imaging Modes: SpotLight , StripMap and ScanSAR Modes
TerraSAR基本产品
TerraSAR-X Basic Products
基本影像产品
Basic Image Products
增值产品：TerraSAR-X增强和地理信息产品
多种极化方式Multi polarisation 双侧观测模式(星体旋转时间<5min)
Two side looking modes(roll of spacecraft < 5 min)
实时数据下载Real-Time Data Downlink
9 Company CONFIDENTIAL
内容
Contents
TerraSAR影像模式
Imaging Modes of TerraSAR-X
幅宽Swath
StripMap
标准长度Standard Scene Length 最大长度Maximum Scene Length
卫星轨道
Satellite orbit
hsatellite
空间分辨率Spatial resolution 极化方式Polarization
100 km 150 km 4,200 km technically, 1,650 km according to product specification 18 meters Single (VV or HH) 15° to 60° 20° to 45°
6 Company CONFIDENTIAL
高分辨率SAR图像分析教程
High Resolution SAR Based Imagery Analysis Course
TerraSAR-X产品介绍
Product Types from TerraSAR-X
CONFIDENTIAL Infoterra GmbH
内容
Contents
成像模式：SpotLight，StripMap和ScanSAR模式
幅宽Swath 标准长度Standard Scene Length 最大长度Maximum Scene Length
hsatellite
星下轨迹
Nadir track
空间分辨率Spatial resolution 极化方式Polarization 数据采集范围Data collection range 全效率范围Full performance range