分布式卫星InSAR技术——原理与雷达系统总体设计
定价：￥199.00
作者： 刘爱芳
出版时间：2026-08
出版社：科学出版社
- 科学出版社
- 9787030818157
- 1版
- B5
- 2026-08
作者简介
内容简介
本书是作者作为国内最早开展分布式卫星InSAR（合成孔径雷达干涉测量）技术研究团队的负责人，在抓总研制了国内全系列多个天基分布式InSAR载荷的基础上，对分布式卫星InSAR技术的深入研究成果和系统总结，内容涵盖SAR（合成孔径雷达）成像技术原理、InSAR测高技术原理、分布式卫星InSAR技术原理、工程中的SAR系统、分布式卫星InSAR系统的顶层设计与雷达系统设计，并对多维度、多模式、高分宽幅、多波段多极化等未来分布式卫星InSAR技术发展路线做了展望。本书采用“应用→原理→工程”的顺序，系统阐述分布式卫星InSAR技术，有助于不同的技术领域和学术背景的读者阅读。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 数字高程模型 1
1.2 DEM的优势、需求与意义 6
1.2.1 近义模型与DEM的发展 6
1.2.2 DEM获取技术 8
1.3 天基InSAR技术发展阶段 13
1.3.1 技术验证阶段 13
1.3.2 实用阶段 16
1.4 分布式卫星InSAR发展历程 17
1.4.1 早期构想 18
1.4.2 实施现状 19
1.4.3 未来规划 26
1.5 本书内容安排 28
参考文献 29
第2章 SAR技术原理 33
2.1 雷达基础 33
2.1.1 雷达工作原理 33
2.1.2 雷达基本组成 38
2.1.3 雷达工作过程 41
2.1.4 雷达方程 42
2.1.5 雷达类型 44
2.2 SAR基本原理 45
2.2.1 SAR成像几何与工作过程 46
2.2.2 SAR空间分辨率 52
2.2.3 SAR成像处理 63
2.2.4 SAR图像特性 71
2.2.5 SAR雷达方程 76
2.3 SAR性能指标 77
2.3.1 几何指标 78
2.3.2 辐射指标 81
2.4 星载SAR姿态导引 91
2.4.1 卫星姿态描述 91
2.4.2 星载SAR多普勒特性 93
2.5 星载SAR波位 105
2.5.1 波位参数组成 105
2.5.2 波位设计原理 106
2.5.3 波位设计工具—斑马图 111
2.6 本章小结 115
参考文献 115
第3章 InSAR技术原理 118
3.1 InSAR测高原理 118
3.1.1 经典InSAR测高几何 119
3.1.2 干涉相位 120
3.1.3 干涉基线 122
3.2 InSAR测高性能 126
3.2.1 测高精度及影响因素 126
3.2.2 基线误差方向与测高误差的关系 130
3.3 InSAR相位统计特性 132
3.3.1 SAR图像相位统计特性 132
3.3.2 干涉相位统计特性 133
3.3.3 相干性 135
3.4 InSAR典型处理流程 142
3.4.1 预滤波 143
3.4.2 图像配准 146
3.4.3 干涉相位提取 148
3.4.4 平地相位去除 149
3.4.5 相位滤波 150
3.4.6 相位解缠 150
3.4.7 模糊数确定 151
3.4.8 DEM生成 152
3.5 本章小结 153
参考文献 154
第4章 分布式卫星InSAR技术原理 157
4.1 分布式卫星InSAR编队构形与基线 157
4.1.1 卫星轨道基础 157
4.1.2 分布式卫星编队构形 165
4.1.3 分布式卫星InSAR基线 173
4.2 分布式卫星InSAR的SAR原理 180
4.2.1 SAR成像方式 180
4.2.2 双基SAR成像几何 181
4.2.3 双基SAR成像原理 182
4.2.4 双基SAR雷达方程 188
4.2.5 双基SAR成像性能 189
4.3 分布式卫星InSAR测高原理 191
4.3.1 分布式卫星InSAR干涉方式 192
4.3.2 分布式卫星InSAR测高几何 197
4.3.3 分布式卫星InSAR测高性能 201
4.4 分布式卫星InSAR三同步 202
4.4.1 时间同步 202
4.4.2 空间同步 204
4.4.3 相位同步 205
4.5 分布式卫星InSAR波位 206
4.5.1 全自发自收波位 207
4.5.2 一发多收下的波位 210
4.6 本章小结 211
参考文献 211
第5章 工程中的星载SAR系统 213
5.1 星载SAR航天工程系统 213
5.1.1 系统组成 213
5.1.2 工作过程 215
5.2 星载SAR有效载荷系统 216
5.2.1 系统组成 216
5.2.2 工作原理 219
5.2.3 工作过程 222
5.3 工程中的原理 224
5.4 本章小结 226
参考文献 227
第6章 分布式卫星InSAR系统的顶层设计 228
6.1 牵引需求 228
6.1.1 产品指标 229
6.1.2 使用指标 233
6.1.3 指标体系 248
6.2 对接卫星 249
6.2.1 编队构形 249
6.2.2 卫星轨道 252
6.2.3 平台设计 253
6.2.4 雷达指令 258
6.3 接口地面 259
6.3.1 指令生成 260
6.3.2 数据预处理 262
6.4 本章小结 264
参考文献 266
第7章 分布式卫星InSAR雷达系统设计 267
7.1 工作频段 267
7.1.1 频段对观测几何的影响 267
7.1.2 频段对SAR载荷参数的影响 268
7.1.3 频段对信号传输的影响 269
7.1.4 频段对场景反演的影响 272
7.2 技术体制选择 276
7.2.1 成像模式 277
7.2.2 收发方式 280
7.2.3 极化方式 282
7.2.4 通道数量 283
7.2.5 天线形式 286
7.3 有效载荷架构 287
7.3.1 InSAR原理性要求 287
7.3.2 InSAR载荷架构设计 292
7.3.3 架构下的再认识 300
7.4 关键参数设计 304
7.4.1 信号带宽 305
7.4.2 发射功率 306
7.4.3 天线口径 306
7.4.4 天线波束扫描范围 307
7.4.5 脉冲重复频率 308
7.5 内定标设计 309
7.5.1 内定标需求 309
7.5.2 内定标链路 310
7.5.3 内定标模式 313
7.5.4 内定标功能的实现 319
7.6 三同步设计 323
7.6.1 时间同步 323
7.6.2 空间同步 326
7.6.3 相位同步 328
7.7 回波获取设计 330
7.7.1 InSAR回波获取时序 330
7.7.2 穿插相位同步和内定标 331
7.8 波位设计 332
7.8.1 成套波位排布 333
7.8.2 波位表构建 334
7.8.3 波位的工程实现 334
7.9 SAR载荷集成与测试验证 336
7.9.1 典型的集成测试流程 337
7.9.2 测试方案设计 337
7.9.3 关键项目测试验证方法 340
7.10 本章小结 344
参考文献 344
第8章 未来分布式卫星InSAR技术 346
8.1 多维度 346
8.2 多模式 347
8.3 高分宽幅 347
8.4 多波段多极化 348
8.5 多星组网 350
8.6 低成本 350
参考文献 351
附录A 多普勒相关概念 353
附录B 典型波位设计流程示例 354
附录C DEM产品评估指标 356
附录D DEM标准：高程精度 358
附录E 轨道高度与半长轴、偏心率的关系 360
前言
第1章 绪论 1
1.1 数字高程模型 1
1.2 DEM的优势、需求与意义 6
1.2.1 近义模型与DEM的发展 6
1.2.2 DEM获取技术 8
1.3 天基InSAR技术发展阶段 13
1.3.1 技术验证阶段 13
1.3.2 实用阶段 16
1.4 分布式卫星InSAR发展历程 17
1.4.1 早期构想 18
1.4.2 实施现状 19
1.4.3 未来规划 26
1.5 本书内容安排 28
参考文献 29
第2章 SAR技术原理 33
2.1 雷达基础 33
2.1.1 雷达工作原理 33
2.1.2 雷达基本组成 38
2.1.3 雷达工作过程 41
2.1.4 雷达方程 42
2.1.5 雷达类型 44
2.2 SAR基本原理 45
2.2.1 SAR成像几何与工作过程 46
2.2.2 SAR空间分辨率 52
2.2.3 SAR成像处理 63
2.2.4 SAR图像特性 71
2.2.5 SAR雷达方程 76
2.3 SAR性能指标 77
2.3.1 几何指标 78
2.3.2 辐射指标 81
2.4 星载SAR姿态导引 91
2.4.1 卫星姿态描述 91
2.4.2 星载SAR多普勒特性 93
2.5 星载SAR波位 105
2.5.1 波位参数组成 105
2.5.2 波位设计原理 106
2.5.3 波位设计工具—斑马图 111
2.6 本章小结 115
参考文献 115
第3章 InSAR技术原理 118
3.1 InSAR测高原理 118
3.1.1 经典InSAR测高几何 119
3.1.2 干涉相位 120
3.1.3 干涉基线 122
3.2 InSAR测高性能 126
3.2.1 测高精度及影响因素 126
3.2.2 基线误差方向与测高误差的关系 130
3.3 InSAR相位统计特性 132
3.3.1 SAR图像相位统计特性 132
3.3.2 干涉相位统计特性 133
3.3.3 相干性 135
3.4 InSAR典型处理流程 142
3.4.1 预滤波 143
3.4.2 图像配准 146
3.4.3 干涉相位提取 148
3.4.4 平地相位去除 149
3.4.5 相位滤波 150
3.4.6 相位解缠 150
3.4.7 模糊数确定 151
3.4.8 DEM生成 152
3.5 本章小结 153
参考文献 154
第4章 分布式卫星InSAR技术原理 157
4.1 分布式卫星InSAR编队构形与基线 157
4.1.1 卫星轨道基础 157
4.1.2 分布式卫星编队构形 165
4.1.3 分布式卫星InSAR基线 173
4.2 分布式卫星InSAR的SAR原理 180
4.2.1 SAR成像方式 180
4.2.2 双基SAR成像几何 181
4.2.3 双基SAR成像原理 182
4.2.4 双基SAR雷达方程 188
4.2.5 双基SAR成像性能 189
4.3 分布式卫星InSAR测高原理 191
4.3.1 分布式卫星InSAR干涉方式 192
4.3.2 分布式卫星InSAR测高几何 197
4.3.3 分布式卫星InSAR测高性能 201
4.4 分布式卫星InSAR三同步 202
4.4.1 时间同步 202
4.4.2 空间同步 204
4.4.3 相位同步 205
4.5 分布式卫星InSAR波位 206
4.5.1 全自发自收波位 207
4.5.2 一发多收下的波位 210
4.6 本章小结 211
参考文献 211
第5章 工程中的星载SAR系统 213
5.1 星载SAR航天工程系统 213
5.1.1 系统组成 213
5.1.2 工作过程 215
5.2 星载SAR有效载荷系统 216
5.2.1 系统组成 216
5.2.2 工作原理 219
5.2.3 工作过程 222
5.3 工程中的原理 224
5.4 本章小结 226
参考文献 227
第6章 分布式卫星InSAR系统的顶层设计 228
6.1 牵引需求 228
6.1.1 产品指标 229
6.1.2 使用指标 233
6.1.3 指标体系 248
6.2 对接卫星 249
6.2.1 编队构形 249
6.2.2 卫星轨道 252
6.2.3 平台设计 253
6.2.4 雷达指令 258
6.3 接口地面 259
6.3.1 指令生成 260
6.3.2 数据预处理 262
6.4 本章小结 264
参考文献 266
第7章 分布式卫星InSAR雷达系统设计 267
7.1 工作频段 267
7.1.1 频段对观测几何的影响 267
7.1.2 频段对SAR载荷参数的影响 268
7.1.3 频段对信号传输的影响 269
7.1.4 频段对场景反演的影响 272
7.2 技术体制选择 276
7.2.1 成像模式 277
7.2.2 收发方式 280
7.2.3 极化方式 282
7.2.4 通道数量 283
7.2.5 天线形式 286
7.3 有效载荷架构 287
7.3.1 InSAR原理性要求 287
7.3.2 InSAR载荷架构设计 292
7.3.3 架构下的再认识 300
7.4 关键参数设计 304
7.4.1 信号带宽 305
7.4.2 发射功率 306
7.4.3 天线口径 306
7.4.4 天线波束扫描范围 307
7.4.5 脉冲重复频率 308
7.5 内定标设计 309
7.5.1 内定标需求 309
7.5.2 内定标链路 310
7.5.3 内定标模式 313
7.5.4 内定标功能的实现 319
7.6 三同步设计 323
7.6.1 时间同步 323
7.6.2 空间同步 326
7.6.3 相位同步 328
7.7 回波获取设计 330
7.7.1 InSAR回波获取时序 330
7.7.2 穿插相位同步和内定标 331
7.8 波位设计 332
7.8.1 成套波位排布 333
7.8.2 波位表构建 334
7.8.3 波位的工程实现 334
7.9 SAR载荷集成与测试验证 336
7.9.1 典型的集成测试流程 337
7.9.2 测试方案设计 337
7.9.3 关键项目测试验证方法 340
7.10 本章小结 344
参考文献 344
第8章 未来分布式卫星InSAR技术 346
8.1 多维度 346
8.2 多模式 347
8.3 高分宽幅 347
8.4 多波段多极化 348
8.5 多星组网 350
8.6 低成本 350
参考文献 351
附录A 多普勒相关概念 353
附录B 典型波位设计流程示例 354
附录C DEM产品评估指标 356
附录D DEM标准：高程精度 358
附录E 轨道高度与半长轴、偏心率的关系 360
