商業小衛星藍海:穿雲透雨的雷達衛星,中美商業航太競爭新焦點 | 36氪研究

來源:36氪
發佈時間:2021-12-04
SAR衛星的全天時全天候特性,決定了其在遙感衛星産業中不可或缺的地位

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作者:劉年華

編輯:石亞瓊(syq@36kr.com)

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“國産SAR(衛星)還是少了。”

“不僅是少了,是太太太太少了。”

在今年7月的河南特大暴雨災情期間,由於國産SAR衛星數量較少,無法在第一時間提供受災區域的影像,千域空天的創始人藍天翼和天儀研究院的CEO楊峰在朋友圈發出這樣的感慨。

他們感慨的SAR,專業名字為合成孔徑雷達,英文名字為Synthetic Aperture radar。這種衛星是唯一能在黑夜以及雲霧條件下對地球表面進行觀測的遙感衛星。這種穿越雲霧和不分晝夜的能力,決定了其在國防、金融、保險、農業、應急等領域的重要地位,也很可能是影響國際格局的重要變數。

隨著商業航太時代到來,SAR衛星開始往小型化、商業化的方向發展。從2015年至今,國內外有大量的小型商業SAR衛星企業相繼成立,紛紛獲得資本支援。歐洲代表企業ICEYE迄今為止共籌集了1.52億美元的資金,在2020年9月完成了8700萬美元的C輪融資;美國代表企業Capella Space總共獲得了8000萬美元的融資;我國代表企業天儀研究院也在近期完成了C輪融資。

小型SAR衛星快速發展的同時,傳統SAR衛星的營收也在提升。過往SAR衛星以影像銷售為主,營收來源主要為國防情報部門。但隨著下游商業應用端的增長,應急、金融、農業等領域的SAR衛星應用正在快速增長,SAR衛星影像的長尾效應開始逐漸體現出來。

相比于全球市場,中國的SAR衛星市場無論是上游製造業,還是下游應用端,都處於早期藍海階段。上游製造業的核心玩家入場券是實現衛星的在軌驗證,我國目前已實現SAR衛星在軌驗證的小衛星企業只有天儀研究院一家。下游應用端對SAR衛星數據非常渴求,但處理門檻較高、專業人員較少等問題,也困擾著下游應用的發展。

SAR衛星為什麼遙感衛星産業的未來支柱?SAR衛星影像有哪些應用?中國有哪些商業SAR衛星初創企業?

以下是本文研究提綱。

一、SAR衛星是遙感衛星行業未來支柱:

  1. SAR衛星運作原理

  2. SAR衛星成為支柱

二、SAR衛星市場

  1. 市場份額

  2. 市場佔比

  3. 我國市場前景

  4. 需求分析;

三、SAR衛星的發展過程

  1. 早期:技術受到限制,服務於國家用途

  2. 中期:技術快速發展,商業化拉開序幕

  3. 近期:哨兵一號公益開放,中低解析度商業市場萎縮

  4. 未來:小衛星逐漸發力,實現快速迭代升級

四、SAR衛星的優缺點

  1. 優點:全天時全天候

  2. 缺點:成像複雜

五、SAR主要工作模式

  1. 成像與強度應用(條帶、掃描、聚束)

  2. 干涉

  3. 極化

  4. 其他

六、SAR衛星應用方向

七、中外大型SAR衛星盤點

  1. 加拿大

  2. 歐洲(德國、西班牙、義大利、俄羅斯)

  3. 阿根廷

  4. 日本

  5. 中國(電子所、38所、其他)

八、全球民營SAR衛星玩家盤點

九、中國民營SAR衛星玩家盤點

十、SAR衛星行業未來發展趨勢

以下是本文正文。

一、SAR衛星是遙感衛星産業的未來支柱

1.1 SAR衛星運作原理

主流的遙感衛星分為兩種:光學衛星和微波成像雷達衛星。光學衛星的原理和人眼類似,依靠太陽光照射在地球表面物體的反射,被動地獲取影像。局限性也和人眼一模一樣,雲霧天氣看不到物體,黑夜中沒法使用。微波成像雷達衛星則是一種主動的遙感成像方式,需要主動多次發送電磁波到地面,利用回波來成像,來間接測量被測物體的資訊。微波的波長較長,具有一定的穿透特性,可以在一定程度穿越雲霧和地表。

與光學衛星相比,SAR衛星成熟較晚,但具有全天候、全天時的優點與一定的地表穿透能力。作為一種主動微波遙感成像雷達,SAR穿雲透雨和穿透地表的能力,彌補了光學和紅外遙感的缺陷。但傳統的SAR衛星重軌週期一般以周為單位,數據更新頻率較低,因此更適用於長時間的普查,例如高鐵、公路的長期形變監測,和石油管道、城市沉降等的勘察工作。衛星在太空運轉,不需要人員到現場施工,因此對於大範圍和邊遠地區的監測,SAR衛星非常具有優勢。

1.2 SAR衛星成為支柱

2021年7月,鄭州市遭遇有記錄以來最強降雨過程。為了第一時間分析統計災情,河南省衛星中心緊急聯繫了相關衛星遙感服務企業,協調高分三號、COSMO-SkyMed及哨兵一號等國內外衛星數據,提取洪澇淹沒區,分析道路淹沒範圍,為應急救援搶險救災提供決策支撐。這些數據有一個共同點,都來自於SAR衛星。

隨著應急、海事、金融等領域對於時效性和連續性的要求越來越高,光學衛星無法確保在黑夜或陰雨霧霾天氣提供圖像的弊端成為行業發展的阻力,SAR衛星的應用價值逐漸凸顯。雖然雷達影像無法像光學圖像那麼直觀,但遙感産業的最終産品不是圖像本身,而是符合特定場景、滿足客戶需求的資訊。近年來,全球有大量緊急事件都在調用SAR衛星數據進行分析,例如沙特阿美煉油廠遇襲事件、長賜號蘇伊士運河擱淺事件等。

可以想像,在國防、金融期貨、應急賑災等場景,如果因為天氣原因而無法即時獲取影像,對於客戶來説是不可容忍的。因此,SAR衛星的全天時全天候特性,使其成為遙感衛星産業的未來支柱之一,許多國內外重要玩家也都在陸續公佈自己的SAR衛星星座計劃。

單一的衛星數據源都存在或多或少的缺點。在不同場景應用中,通過SAR衛星影像與全色、多光譜、高光譜圖像的融合,綜合利用了光學和雷達成像的優勢,將是遙感服務業未來的核心競爭領域。

二、SAR衛星市場

2.1 市場份額

上游遙感影像市場方面,根據Mordor Intelligence的報告,2018年,SAR衛星市場價值為24.5億美元,預計到2024年達到51.8億美元。預測期間(2019年至2024年)的複合年增長率為11.6%。NSR的報告指出,未來數年高解析度雷達數據的客戶將大幅度增加,預計到2025年SAR影像的累計收入將達到62億美元,85%的地球觀測業務將集中于北美、歐洲和亞洲。亞米級超高解析度(<0.5m)將是增長最快的市場,主要面向國防和情報部門以及民營行業(農業、海洋等)的垂直客戶,這些行業客戶對高品質雷達圖像資源需求正在日益增長。而亞米級解析度(0.5-1m)的SAR影像將成為市場佔比最大的産品。

然而,並非所有的SAR衛星都能享受到時代發展的紅利。根據NSR的測算,中等解析度(1m-5m)的SAR衛星影像銷售額在2017年之後就下降,低解析度的SAR衛星數據更是進入了免費的時代。因此,中低解析度的SAR衛星供應商將逐漸被淘汰。

下游應用端的市場預計在百億元量級。從國土資源、海洋環境、船舶識別等應急監測市場,到市政基礎設施、交通能源安全等安全風險災害監測市場,SAR衛星應用均可參與到其中。其中,干涉雷達應用(InSAR)的商業化正在迅速崛起,每年我國在軟體、數據和應用服務方面的市場規模已超過10億元。

美國國家地理空間情報機構(NGA)是商業SAR圖像最大的買家。2000年-2009年,NGA每年向MDA購買1000萬美元的SAR圖像。2009年以後,NGA的潛在商業SAR數據提供者多了義大利航太局和Telespazio合資公司e-Geos提供的Cosmos Skymed雷達衛星、法國Astrium和德國合作的TanDEM-X雷達衛星,該衛星數據由美國21st Century Systems Inc.作為分銷商,以及以色列國防部的TecSar,格魯曼公司作為該衛星數據的分銷商。NGA自2009年開始決定選擇四家商業公司授予固定價格、無限期交貨、無限期數量的合同,每家合同價值高達8500萬美元。

SAR衛星圖像有其優越性,在這些像老舊黑白照相機拍攝出來的圖片下隱藏著大量資訊,世界上最優秀的雷達衛星生産商和圖像銷售商如空客和MDA等企業,正在準備開發更強大的雷達衛星星座,從而提供毫米級別的高度變化測量,美國Maxar所屬MDA總裁邁克·格林利(Mike Greenley)説,“用SAR建立的全球地表數字高程模型可以顯示土地正在下沉,或者建築物移動了,或者有人挖隧道使他們上方的地面移動,它對海拔高度非常敏感,這對很多客戶來説很重要。”

2.2 市場佔比

在客戶類型方面,全球的國防和情報機構目前仍然是SAR圖像和數據的主要購買方。國防和情報機構對於資訊時效性和連續性的需求非常高,比如在某些關注度較高的海峽區域,如果能做到單日重訪獲取影像,對於國防機構獲取穩定的情報資訊有較大的幫助。而由於海面天氣條件不穩定,光學衛星發揮受到限制,因此SAR衛星一直是國防和情報機構的必備選項之一。預計到 2025 年, 國防與情報市場將佔據高解析度SAR衛星數據收入的70%。 

美國國家地理空間情報機構(NGA)是商業SAR圖像最大的買家。在2009年以前,NGA為加拿大衛星企業MDA提供了每年1000萬美元的SAR影像購買合同。從2009年開始,NGA確定了四家商業SAR衛星影像供應商,給予每年8500萬美元,通過固定價格、無限期交貨、無限數量的形式供給SAR衛星影像。

在市場佔比方面,歐洲航太局(ESA)的SAR影像業務佔據了全球最大的份額。歐洲是全球商業雷達衛星推進力度最大、發展速度最快的區域。無論是在數據開放、産業扶持等方面,歐洲都領先於全球。以德國、義大利為代表的兩個歐洲國家,是當前在SAR衛星技術、應用等方面最領先的第一梯隊。

對於應用類型而言,國防應用和民營應用有一個顯著的區別:國防應用對數據源的需求更大,而民營應用對數據應用的需求更大。在體系建設的過程中,國防應用的體系建設很完整,擁有數據存儲,數據處理,數據分發,數據應用各個鏈條的能力。民營應用往往集中在不同行業,對於新興的衛星遙感數據需求單位,不太可能短時間內建立起來全鏈條的能力,因而更需要數據應用。

從國際的發展趨勢來看,短期仍以國防市場為主,但增量有限。新的增量需求會更多來自國防以外的應用,但需要更長的時間。

2.3 我國市場前景

在我國,SAR衛星市場正在快速增長。下游應用需要大量數據支撐,帶動上游衛星製造業快速增長。例如在河南省降雨災情中,需要大量衛星數據進行快速分析。由於國産衛星數據太少,只能緊急求助於歐洲衛星進行數據補充。這種跨區域的緊急協調,無論時間還是成本,都是一個巨大的挑戰。對比于歐洲的SAR衛星數量,我國的SAR衛星數量仍有差距。無論是國有的大衛星還是民營機構的小衛星,都有較大的增長空間。

除此之外,國家相關政策也在促進下游應用的發展。例如第一次全國自然災害綜合風險普查,計劃投入超過2000億元,將促進下游干涉雷達應用(InSAR)的快速發展。

全球的SAR衛星影像市場年增長率在8%-11%左右,中國市場如果能發展起來,整體的增長率會更高。當前國內的整體産業鏈條發展並不充分,在數據源、數據處理、行業應用都處於萌芽階段。預計在2-3年的時間裏,通過産業鏈條的不斷完善,後期市場增長率會大幅提升,特別是數據源上,預計未來3年會有超過10顆民營的SAR衛星上天,這些衛星提供的SAR數據將至少將中國的SAR數據容量提升5~8倍。

2.4 需求分析

對於我國SAR衛星的需求數量,當前從業者有兩派意見。

光學衛星的從業者認為,SAR衛星的應用範圍沒有可見光廣,主要市場目前一直局限于微變形監測,包括地震,石油管網等。應急市場雖然有一定的需求,但由於事件發生頻次較低,能否支撐起更大的市場,需要更深入的探討。因此,我國SAR衛星需求不超過10顆,做到月度或者季度級的數據即可。大型SAR衛星的研製成本一直較高,單顆衛星研製成本超過10億元,超過民營企業所能承擔的範圍。因此,部分從業者認為,應該由國家來承擔SAR衛星的上游製造業務,將衛星數據作為公益産品分發,例如歐盟的哨兵一號任務,由民營企業做數據應用端的開發工作。

商業SAR衛星的從業者認為,當前SAR衛星市場不如光學衛星市場,主要是SAR衛星的處理複雜度較高,從業門檻較高。未來隨著航太工業的不斷發展,從業人才不斷增加,SAR衛星的處理將逐漸流程化普及化,在更多應用領域向光學衛星看齊。

同時,商業SAR衛星必須開發更多的下游應用,尋找更多商業客戶。從美國目前的發展來看,當民營SAR企業的數據服務與應用能力提升後,國防部門正在逐漸付費開展使用計劃,並不排除未來批量採購的可能性。我國的國防應用需求雖然較大,但目前依然傾向於採購國營單位的衛星數據。因此,商業SAR衛星製造商必須擁有自我造血能力,不能指望國家部委、國防和情報機構負擔整星的製造成本,下游應用商也不能指望政策紅利能持續帶來業務增長。

橫向對比于歐美國家,我國的上下游廠商,無論是在數量、融資額度與輪次上,都有明顯的差距。在上游製造領域,以ICEYE為代表的歐洲商業SAR小廠商,受到資本的熱捧,C輪已總計融資1.52億美元。而下游的干涉雷達應用(InSAR)行業,SkyGeo、TRE ALTAMIRA等InSAR服務商也已經獲得了過億美元的融資。中國作為基建大國,對於InSAR技術的需求處於全球前三的狀態。因此,下游應用廠商仍有較大的發展空間。

三、SAR衛星發展過程

3.1 早期:技術受到限制,服務於國家用途

高解析度微波雷達,是在外太空觀測地表小物體的必要條件。為了能夠看清房屋、船隻等地表物體,微波雷達的真實孔徑必須在千米級別。但是由於成本和發射技術的限制,超過千米孔徑的雷達無法被送上太空。如何解決這個矛盾?

1951年,美國Goodyear宇航公司的卡爾•威利(Carl Wiley)提出,利用多普勒頻移處理來改善雷達的角解析度。在觀測時,雷達與被觀測目標之間存在相對運動。合成孔徑雷達就是在目標的移動路徑上間隔取樣,相干累加,獲得與大孔徑真實雷達相同的觀測效果。在不增大雷達體積的情況下,實現高解析度雷達成像,這是合成孔徑雷達技術(Synthetic Aperture Radar,SAR)的開端。1960年4月,世界上第一部SAR在美國華盛頓機場取得實驗成功。1978年,美國國家航空航太局噴氣推進實驗室發射了全球第一顆SAR衛星(SEASAT-1)。在1990年以前,SAR衛星技術的研究幾乎集中在美國,但許多技術依然不成熟,仍處於實驗階段。

1990到2000 年間, SAR衛星技術逐漸成熟完善,火箭運載能力也大幅提高。美國、歐洲、加拿大、俄羅斯、日本等國家和地區都開始了 SAR 衛星的研製和應用。2000年以後,中國、南韓、印度等國家也先後發射了SAR 衛星。然而由於研製成本較高,應用範圍有限,高解析度SAR一直局限于國防和情報領域,僅少數國家有能力研製。

3.2 中期:技術快速發展,商業化拉開序幕

雖然美國在早期SAR衛星研究方面發展領先,但商業化發展卻非常緩慢,對SAR衛星技術和影像實施了比光學影像更為嚴格的管控。SAR衛星商業化運作最早的國家卻是加拿大。1995年,加拿大的RadarSAT-1衛星發射,通過7類25種工作模式,來滿足不同領域的商業化需求。然而RadarSAT-1衛星的解析度並不高,其精度無法滿足許多商業客戶的需求。向市場提供亞米級高解析度雷達影像,最早開始於2007年的德國與義大利,他們分別推出民用的X波段SAR衛星TerraSAR-X和X波段Cosmo Skymed。

這一時期的SAR衛星仍然是大型衛星,由少數幾顆衛星組成星座。整體衛星數量較少,並且數據價格過於高昂,可達同等解析度光學衛星影像的三倍。

3.3 近期:哨兵一號公益開放,中低解析度商業市場萎縮

就在SAR衛星開始緩慢發展商業化時,一個劃時代意義的事件出現了。

歐洲航太局(ESA)于2014年和2016年先後發射了兩顆哨兵一號衛星,6天的重訪週期,空間解析度達5米。為了促進歐盟哥白尼計劃的下游應用,ESA決定將哨兵一號衛星向全球所有使用者免費開放。同時,ESA在全歐洲境內17個國家合作成立了20個商業孵化中心(ESA BIC),培育了700多家初創企業。在免費數據和配套措施的鼓勵下,以InSAR業務為主的大量雷達應用開始增長。經過五年時間的發展,幾乎全球所有的InSAR應用企業都在使用哨兵一號的數據,並且超過一半的雷達應用業務都需要哨兵一號數據的支援。

哨兵一號免費開放了數據,在促進下游應用端快速發展的同時,也給其他上游SAR衛星製造商帶來了巨大的壓力。在商業SAR衛星領域,中等解析度(1m-5m)衛星正在逐漸下降,低解析度的SAR衛星已基本失去市場。因此,中低解析度的SAR衛星製造商將逐漸被淘汰,必須向高解析度SAR衛星逐漸轉型。

與哨兵一號的免費數據形成差異化,是其他SAR衛星繼續商業化的必然選項,主要有四種方式:

  1. 更改波段:主流的雷達衛星有C/X/L三個波段,哨兵一號是C波段雷達。C波段雷達是觀察海洋上強目標的最佳選擇,對環境、農業和森林監測也是有效的觀測手段。形變測量精度可達毫米級的X波段,則是重大設施、工程結構以及工礦企業等特定目標的日常監測的最佳選擇。雷達衛星在同樣入射角觀測地物時,X 波段比C/L波段更能夠精確地描述目標的細微形狀。L波段獨特優勢在於可以部分穿透植被並到達地面,從而可以同時獲取植被和地面資訊。此外,L波段不受植被生長的影響,從而可以使用InSAR技術研究地表形變。

  2. 更換關注區域:受限于衛星的能量和數據傳輸速率,衛星既不能24小時開機,也無法將所有拍攝到的數據進行下傳。哨兵一號作為歐洲的衛星,主要關注歐洲和北冰洋區域。因此,切換關注區域,增加特定區域的數據,也是其他商業SAR衛星的可選項之一。

  3. 提高解析度:空間解析度對任何遙感系統而言都是極為關鍵的參數。哨兵一號的解析度為5米*20米,精細測量能力有所欠缺,完全避開了亞米級別的商業數據區間。來自高解析度應用的需求,使得亞米級高解析度的SAR衛星影像依然有巨大的市場容量,不受哨兵一號公益數據的影響。例如哨兵一號數據在三個方向上(東、北方向和垂直方向)地理編碼的精度很難優於4米,而TerraSAR-X和COSMO-SkyMed的精度普遍優於1米,TerraSAR-X雷達數據的測量點密度在一定條件下可達哨兵一號的10倍。

  4. 降低重訪週期:近幾年,隨著輕型天線、積體電路、固態電子器件和高效太陽電池技術的發展,衛星的體積和重量可在保證性能的同時大大降低,百公斤級的小型SAR衛星成為可能。ICEYE、Capella Space、天儀研究院等小型SAR衛星廠商開始迅猛發展,紛紛宣佈小衛星組網計劃。小衛星組網的優勢在於大大降低了重訪週期,例如ICEYE的重訪週期已經降低至20小時。需要注意的是,哨兵一號最快將於2022年發射第三顆和第四顆衛星。如前兩顆衛星依然能服役,那麼哨兵一號的重訪週期也將縮短。

3.4 未來:小衛星逐漸發力,實現快速迭代升級

2015年,商業航太的序幕拉開,全球的商業小衛星企業開始陸續成立,包括諸多SAR衛星企業。

商業小衛星行業開始發展,有幾個基礎因素:

一、發射成本下降:隨著SpaceX領銜的商業火箭公司在近幾年突飛猛進,衛星的發射成本開始大幅下降。預計在可回收技術更成熟後,衛星發射成本還有進一步下降的空間。

二、航太工業逐漸成熟:傳統的航太元器件非常昂貴,大衛星為了保證元器件穩定性,研製費用通常達到上億元,並且會使用研製非常成熟的組建,進行多組件備份。商業航太時代,COTS級元器件開始逐漸成熟,商業小衛星企業可以通過工業級元器件控製成本,實現快速迭代升級。

三、政策放開:在SpaceX通過大量發射小衛星佔據軌道資源的情況下,全球政府與航太機構普遍感到壓力,因此均選擇在一定程度下放寬小衛星行業,或進行相應的政策支援。

得益於以上行業背景,小型商業SAR衛星也開始迅速發展。預計在未來10年間,小型商業SAR衛星發射數量將保持逐年增長的趨勢。

四、SAR衛星的優缺點

4.1 優點

  • 具有全天時的數據獲取能力,成像不受光線限制,白天或黑夜均可工作,無陽光照射要求。

  • 具有全天候工作能力,射頻輻射不受雲,降水或其他大氣條件的明顯影響,因此不受氣候和雲霧限制,可以在任何天氣條件下工作。

  • 成圖解析度與飛行高度無關,可選衛星軌道更加充裕。

  • 相比于可見光和紅外,可以更深地穿透植被和土壤。穿透能力具體取決於微波波長,為反演地表植被以及土壤特性提供可能。

  • 可收集不同波長和偏振的數據,以獲得不同類型的資訊,例如有關表面結構和水分含量的資訊。

  • 可以以較低解析度在大範圍內收集資訊,或者在較小區域內收集詳細的高解析度圖像。

4.2 缺點

  • 某些非線性調頻連續脈衝信號的SAR衛星影像信噪比較低。

  • 由於側視相干成像方式,圖像噪聲污染較嚴重。

  • 系統設計複雜、處理的數據量大,難以獲得有效特徵資訊。

  • 對比于光學遙感影像,SAR數據空間解析度偏低,目視效果不佳。

  • 對比于光學遙感影像,SAR成像技術比較繁瑣,數據後處理難度稍大。技術人員培訓週期較長,從業門檻較高,需具備充分的物理基礎知識。

  • 在干涉形變識別應用領域,由於形變梯度大,山區解纏效果不理想。

五、SAR主要工作模式

5.1 成像與強度應用

影像成像與強度應用是SAR影像的基本工作模式,單幅SAR影像數據主要是應用於地物分類以及目標識別,強度特徵則是SAR影像最主要的特徵之一,基於SAR強度影像可以提取地物資訊。SAR可以根據物體的物理化學性質差異,辨別各種地形、地貌特徵,對於地質領域的填圖以及地震帶的確認工作有較大幫助。在目標識別上,SAR 可進行海上的船舶監測和識別、溢油探測、陸地車輛等移動目標監測。地面慢速運動目標的檢測與成像也是SAR衛星影像的國防之一。通過建築物的疊掩和陰影,SAR可以對建築物的三維資訊進行提取,並在一些突發地災後對建築損毀狀況、滑坡、堰塞湖等進行受災前後的對比評估。SAR還可以結合高程數據進行精確的坐標定位。

  1. 條帶成像(StripMap SAR):條帶成像工作模式是指隨著SAR衛星的移動,天線保持相對固定的方向與位置。天線通過相對均勻的速度掃過地面,信號傳輸速率等於脈衝重復頻率(PRF),以此得到不間斷的圖像和較高的方位角解析度。該模式的成像結果會呈現條帶狀,條帶的長度取決於雷達移動的距離,方位向解析度由天線長度決定。

  2. 掃描成像(Scan SAR):掃描模式與條帶模式的不同在於,在一個工作週期內,天線波束會沿著距離向進行多次掃描。這種方式犧牲了方位向解析度,但覆蓋區域比聚束和條帶模式要大得多。然而,由於方位向的頻寬降低,方位角解析度遠低於條帶成像模式。

  3. 聚束成像(SpotLight SAR):聚束模式主要針對特定用戶較感興趣的範圍,通過擴大天線照射波束角寬,使目標在波束內保持更長時間,從而提高條帶模式的解析度。實現原理是在SAR衛星飛行過程中,將天線波束指向向後調整,在短時間內模擬出一個較寬的天線波束。但衛星在太空軌道中一直保持相對運動,天線波束向後的調整範圍有限,因此只能在有限區域成像。同時,由於天線波束在結束特定區域觀察後需要回調向前,因此聚束模式無法做到連續採集影像,無法保證影響到連續性。聚束模式犧牲了影像的覆蓋範圍,但針對特定興趣目標可以提供更高方位角解析度的影像。聚束模式的産品也是幾種工作模式中最貴的一種。

5.2 干涉(InSAR)

如果只有單幅SAR衛星影像,那麼用戶沒辦法知道地面物體到SAR衛星之間的距離。為了獲取更多的資訊,干涉測量(InSAR)成為了SAR技術最重要的分支之一。其原理在於對同一目標進行兩次以上的觀測,並進行相干處理,利用干涉相位反演,測量出地表的微小移動或地面高程資訊。InSAR初期主要利用相位高程資訊進行數字高程模型(DEM)的生成和製圖。隨著技術的演進,InSAR應用擴展到了地面沉降監測、地震形變場反演、山體滑坡、火山活動監測、監測建築物和橋梁等基礎設施的穩定性方面,可以捕捉到毫米至釐米級的地表形變資訊。

InSAR是SAR最重要技術路徑之一。如果不能做InSAR,相當於失去了SAR衛星影像一半的資訊。眾所週知,衛星在太空中一直圍繞著地球在運動。然而如果要進行InSAR測量,必須保證影像多次拍攝的位置和角度不能相差太遠,其所對應的就是基線、共同頻譜和天線傾斜角度。拍攝兩張SAR影像的時間週期內,衛星的位置必須被控制在一個範圍,通常需要在數百米內。同時,天線的姿態和角度必須相同,才能産生共同頻譜。因此,軌道控制是SAR衛星實現InSAR最重要的方式。InSAR的定量化精準度與系統的敏感度密切相關。行業內檢驗一顆SAR衛星的品質,會將其是否能做InSAR處理作為核心的考核指標。

軌道控制需要消耗能源,攜帶能源的數量直接取決於衛星的體積。因此,過往InSAR技術只有國家級別的研究機構和大型航太器才能實現,例如1230kg的TerrSAR-X和2200kg的哨兵一號。當芬蘭小衛星企業ICEYE在2020年5月發佈兩張干涉圖樣張時,業內普遍感到震驚。ICEYE的小衛星重量不到100kg,如果能以如此小的衛星重量,通過18天的重訪週期實現InSAR,對小衛星行業的發展將具有跨時代的意義。但從業者認為,ICEYE目前發佈的是高頻監視圖像,並非InSAR模式,小衛星的InSAR數據獲取能力尚不成熟。當前,行業內也在密切中國的民營小衛星企業,哪一家能解決小衛星姿軌控問題,率先推出穩定的InSAR服務。

InSAR技術雖然作為SAR應用領域的重要分支,但其本質是為其他行業提供資訊和服務。因此,要將InSAR技術落地成具體的服務,還需要深入了解地球物理、土木、工程、油氣、地質災害等行業的知識,才能將InSAR的測量結果轉化成其他行業所需的關鍵資訊。InSAR有兩個方面主要特長,一個是在廣域空間背景下普查識別正在變形的疑似災害體,另一個是中長時間尺度對已確認為災害隱患的目標進行重復連續監測。然而,受限于相位測量的局限性,InSAR依然難以達不到地面GNSS觀測手段的高效性,也做不到短時間內的預警,因此仍需要其他觀測手段進行輔助。

5.3 極化(Pol-SAR)

極化是電磁波的本質屬性之一,是除頻率、幅度、相位之外的又一維重要資訊。當SAR衛星向地面發射信號時,同一目標在不同方向的電磁場振動下會産生不同的回波信號,這就是極化(Pol-SAR)。極化測量可以大大提高成像雷達對目標各種資訊的獲取能力。不同地物對極化的響應能力不同,利用不同極化的電磁波對地物進行觀測,能夠得到更加豐富的地物資訊。極化的方式主要就兩個,分別是水準極化(H)和垂直極化(V)。水準極化是指SAR衛星發射信號時,其無線電波的振動方向是水準方向。垂直極化是指SAR衛星發射信號時,其無線電波的振動方向是垂直方向。使用H和V線性極化的雷達系統可以具有常見的四個雙極化通道(HH、VV、HV、VH),分別表示發送和接收極化信號的方式。

全極化技術難度最高,要求同時發射H和V,也就是提供HH、HV、VH和VV四種極化方式。全極化SAR不僅可以提供四種極化的強度影像,還可以通過目標極化分解得到表徵目標散射或幾何結構資訊的極化特徵,進一步增強地物資訊提取能力。

雷達極化已經發展成為一種比較成熟的技術,在農業(分辨不同的農作物耕地)、森林(植被高度、衰減系數等生物量的估計、物種識別)、地質(地質結構描述)、水文(表面粗糙度和土壤濕度估計、雪濕度估計)、海冰監測(冰齡和厚度估計)和海洋學(波特性估計,熱和波前探測)等很大範圍內都得到廣泛的研究和應用。

5.4 其他

  • Pol-InSAR是當前微波遙感最先進的技術之一。Pol-InSAR是極化和干涉兩個技術的結合, 充分利用了干涉測量結果隨極化變化的特性,結合了極化技術對對方向、紋理等特徵敏感的特點,又具備干涉技術對高度敏感的特點,因而可以有效識別和分離同一單元內不同高度位置的空間結構特徵和散射資訊。Pol-InSAR對於森林或農作物高度反演估計、植被覆蓋區表面參數估計、目標三位結構、積雪以及冰蓋參數估計等研究都有重要的作用。

  • 為了解決地表形變導致的相位失相干問題,出現了永久散射體干涉測量(PS-InSAR)、小基線干涉測量(SBAS-InSAR)等干涉疊加技術。干涉疊加技術可以同時處理多幅影像,對研究區進行長時間的時序監測,克服了差分干涉(D-InSAR)中出現的大氣延遲誤差以及失相干問題,改善了D-InSAR在小型地質災害的監測能力。因為其具有高解析度和毫米級形變精度,對於掌握地面的動態變化以及原因分析有很大幫助,主要應用於城市、礦區地表形變的監測分析。

  • TomoSAR是傳統二維SAR成像技術的三維擴展,其原理是通過對同一目標地物進行多角度干涉測量,反演其在斜距方向上不同高度的散射值。隨著SAR系統的不斷成熟和處理技術的進步,可參與相干層析的 SAR 數據不斷增加。當基線數量增多後,就實現了在不同角度對目標三維資訊的獲取。該技術可應用於城市地表形變監測、森林垂直結構估計、生物量估計、冰川變化監測等領域。

  • ISAR是一種國防領域常用的技術。SAR一般用於目標靜止,雷達平臺移動時的情況,需要通過雷達在目標或場景周圍的移動來實現。ISAR技術則是用於雷達靜止但目標處於運動中的場景,主要使用於飛機、坦克、艦船和導彈等。ISAR技術關鍵在於後期數據處理,與雷達天線本身無關。

六、雷達衛星應用方向

  1. 在地質勘探方面,SAR衛星的大範圍探測優勢得到體現,利用SAR數據可以分析地貌特徵和構造現象, 甚至可以對岩體岩性和淺部埋藏地質體進行初步解譯。在地物分類方面,多頻率、多極化的SAR,可以幫助分析目標的多種屬性,提高分類精度,在一定程度上避免了噪聲干擾。多時相干涉SAR得到的分類結果更加精確,也可以更好地分辨隨時間變化的土地覆蓋情況。

  2. SAR衛星的干涉成像功能,可以在人員罕至的地區獲得毫米級的形變高精度資訊,對受災地區的狀況進行監測,方便指導救災,也可以幫助進行災後的分析和研究。如對於地震災害,InSAR可以監測活躍地震帶及滑坡的微小形變資訊,對地震的同震和震後形變進行反演,幫助了解地震、分析地震的過程和機制。除此之外,SAR還可以幫助對城市地表沉降、礦區沉降、滑坡、雪災、火山和颱風等災害進行監測,監測地表沉降的動態和滑坡形成過程,獲取颱風時的海面風速資訊等,幫助相關單位及部門及時作出災情預警及評估等決策。

  3. SAR衛星由於不受天氣和晝夜光線的影響,可在水災洪澇發生的第一時間抓取受災區域衛星圖像,並分析洪水的演進變化,對風險進行評估與量化分析,為相關企業或部門提供持續的最新的災區影像,幫助其在全局層面掌握災情動態,為其應急處理及決策提供依據。洪災過後,可對淹沒農田面積,淹沒房屋面積進行量化評估,也可調取歷史洪災大數據,確保相關企業或部門準確進行洪災定損及精算。

  4. SAR衛星在海洋領域應用非常廣泛,包括船舶識別、溢油監測、海底地形反演、海浪監測、內波反演等。在船舶識別監測方面,由於海洋水面呈現暗色調,船隻呈現明亮光斑,不同類型船隻在雷達圖像上的有典型的特徵,通過演算法可以進行分類識別,並匹配AIS資訊快速判定並定位非法船隻。在海上溢油監測方面,被油膜覆蓋時的海水錶面更加平滑,SAR衛星信號在其上發生鏡面反射,表現為暗黑色斑塊或條帶特徵,與清潔海面相區分,SAR 可利用油膜對海面波動的抑製造成的後向散射差異進行溢油區域探測。在海底地形反演方面,SAR衛星可以作為海洋調查船的補充,結合先驗地形特徵、水動力模型,對近岸淺海區域的水下地形進行探測。SAR 還可以進行海洋動力要素反演,幫助管理海洋交通運輸、海上生産、漁業港口建設,海洋減震防災等。

  5. 不同農作物在SAR衛星影像中表現出不同特徵,可以作為農作物的分類依據。將光學遙感、地面監測以及SAR衛星數據結合可顯著地提高農作物的分類精度,對不同季節、不同環境的水稻種植進行規劃和管理,監測農作物發育狀況。此外,SAR衛星影像還可以對土壤濕度和植被含水量進行評估。林業方面,SAR衛星數據在大範圍森林覆蓋變化監測中有巨大應用價值。利用SAR衛星數據不僅可以監測森林面積,而且可以獲取垂向資訊,進而反演森林高度、森林蓄積量等指標,為有效地管理和保護森林、預防災害發生提供科學依據。

  6. 數字高層模型(DEM)是智慧城市、數字孿生等領域的基礎數據之一。SAR 數據在建立地DEM方面具有監測精度高、範圍廣、全天時全天候等優勢,可滿足對於生成高精度DEM的需求。利用SAR衛星獲取的DEM數據具有更高的時效性,與研究區的真實地面狀況更加相似。也可以結合其他數據開展智慧城市應用,監測城市建築形變,對建築物進行精細結構成像等。

  7. 冰川和積雪是重要的水資源,非常易受氣候變化的影響。SAR技術可以對其進行監測,反演氣候水文迴圈的變化過程。利用SAR數據可以進行海冰分類,對冰川地貌進行識別和繪圖,還可以對冰川的變化進行動態監測,研究冰川流速與溫度、季節、地理位置和地貌條件等多種因素的關係,並識別出冰雪融化中的融雪階段,進行融雪前後的比較,監測冰雪融化過程。這對於掌握積雪變化規律,避免雪崩和融雪洪災等具有重要意義。

七、中外大型SAR衛星盤點

國家機構與政府單位,一直以來承擔了超過90%的SAR衛星製造的任務,也是SAR影像數據最大的買家。即使到了商業SAR衛星時代,國家單位依然是主要的製造商,只是在近年放開了商業公司購買遙感影像的可能性。區分國有SAR衛星和民營商業衛星最大的一點,就是體積和重量。幾乎所有的大衛星都是由國家機構牽頭製造。受限于成本和競爭優勢,很少有民營企業進入千公斤級別的大型SAR衛星賽道。因此,大型SAR衛星之間的比拼,其實就是國家與國家之間的比拼。

事實上,在上個世紀SAR技術領先了非常多的美國,一直在限制國有SAR衛星通過商業模式出售遙感影像。以LACROSSE系列為主的SAR衛星,更多是作為軍事偵察使用。當前大型商業SAR衛星的第一梯隊國家,主要包括加拿大和歐洲的德國、義大利等國家。除此之外,日本、阿根廷、中國、印度等國家也在積極發展當中。

在軌大型SAR衛星對比,36氪經公開資料整理

7.1 加拿大

從1995年發射RadarSAT-1衛星開始,加拿大就是商業SAR衛星的積極參與者。第一代的RadarSAT衛星總投入6.2億加拿大幣。受限于90年代的物理特性和航太技術,解析度有限,加上商業SAR的概念過於前沿,因此商業影像的銷售情況並不理想。

2007年,加拿大發射了第二代RadarSAT衛星,造價達到了20億美元,最高可提供3m空間解析度的影像。加拿大航太局(CSA)採取和民營公司MDA合作的方式開發此衛星,由CSA提供約 75%的總體開銷,以換取向政府機構提供該衛星的遙感圖像。RadarSAT-2雖然設計壽命只有7年,但至今仍在服役,總運營時間超過了13年,每年可獲取超過6萬幅遙感影像。

2019年,加拿大航太局通過SpaceX發射了3顆最新的RadarSAT衛星,形成RCM星座。RCM星座延續了RadarSAT-2的C波段設計,依然是委託CSA的長期夥伴MDA進行製造。

值得一提的是,MDA在2017年與美國光學衛星頭部企業DigitalGlobe合併,成立新公司Maxar,總部設于美國科羅拉多,並在美國和加拿大兩邊都上市。但到了2020年,Maxar又將MDA的加拿大業務剝離出來,使其重新回到加拿大的控制。

7.2 歐洲

歐洲也是商業SAR最早的參與者之一,主要由歐洲航太局(ESA)牽頭負責。從1991年發射ERS-1衛星開始,歐洲便開始了商業化的探索。2002年,ESA發射了世界上最大的民用SAR衛星——Envisat,耗資29億美元。Envisat衛星繼承了ESR星座,設計壽命為5年,最終在軌運作了10年,于2012年失去聯繫。由於該衛星重達8噸(相當於117個冰眼小衛星、31個星鏈衛星的重量),可以説是單顆大衛星的代表作之一,但其失去運作後也成為巨大的太空垃圾。2014年與2017年,ESA發射了Envisat衛星的繼承者——兩顆哨兵衛星(Sentinel),並計劃于近兩年發射第三和第四顆進行補網。從ERS,到Envisat,再到哨兵衛星,ESA一直堅持使用C波段,也保證了數據和應用的連續性。

同時,為了能夠在森林監測方面取得更多進展,歐洲計劃于2023年發射P波段的BIOMASS雷達衛星,以評估陸地碳儲量並更好地了解地球的碳迴圈機制。

在遙感數據分發方面,ESA最開始實行雙軌制。對於ERS衛星和Envisat衛星,如果是科研用途使用者,可以直接通過ESA的渠道申請數據,以接近成本的價格獲取數據。如果是商業用途,則需要通過ESA指定的數據代理商進行採購,通過市場價購買。到了哨兵衛星時代,歐盟希望通過哥白尼對地觀測計劃(Copernicus)扶持歐洲的航太産業鏈下游應用,因此將哨兵衛星獲取的數據不限用途進行免費分發。得益於免費政策,哨兵一號數據成為全球下載量最大的SAR衛星數據,也是InSAR應用在這幾年能夠迅速發展的關鍵推手。

除了在歐盟哥白尼計劃的大框架下,歐洲部分國家也有自己的一些商業SAR衛星,主要包括德國、義大利和西班牙。由於歐洲航太局已經使用了C波段,因此這三個國家使用的都是X波段SAR衛星:

7.2.1 德國

德國的SAR衛星研究主要依託于德國宇航中心(DLR)旗下的微波雷達研究所,是全球最領先的SAR技術和應用機構之一。德國最早的SAR衛星是用於軍事用途的SAR-Lupe衛星,該衛星是德國第一顆軍用衛星,也標誌著歐洲SAR軍事偵察衛星完成組網,具備獨立、全天時、全天候、高解析度的軍事偵察能力。

此後,DLR又發射了兩顆SAR衛星,分別是2007年發射的TerraSAR-X衛星和2010年發射的TanDEM-X星。這兩顆衛星搭載了相同的載荷,最高解析度均為米級,共同組成高解析度干涉測量SAR衛星星座。TerraSAR-X是德國早期研製的一顆高解析度SAR衛星,由商業公司Astrium負責影像的銷售業務,單幅影像價格在數千歐元不等,銷售情況非常好。

7.2.2 西班牙

跟隨著德國的腳步,西班牙于2018年發射了PAZ雷達衛星,也是西班牙的第一顆軍事衛星,影像可作為商業用途。該衛星與德國的TerraSAR-X和TanDEM-X衛星運作在同一軌道上,相當於加入組網,將干涉重訪週期從11天減少到平均4天。該衛星由空客公司(Airbus)和Hisdesat共同開發,Hisdesat負責數據的商業運營。

7.2.3 義大利

義大利的SAR衛星研究主要由義大利航太局(ASI)負責。從2007年到2010年,義大利發射了四顆COSMO-SkyMed第一代衛星,形成了四星組網。與德國和西班牙一樣,義大利的這四顆衛星也是軍民兩用衛星。2019年12月,義大利COSMO-SkyMed第二代衛星,也是世界上第一個能夠同時獲取兩幅圖像的SAR衛星系統。就像德國和西班牙合作一樣,義大利選擇與阿根廷合作,將阿根廷SAOCOM衛星與COSMO-SkyMed衛星聯合運營,以提供與應急管理相關的高頻資訊。

COSMO-SkyMed衛星的整體銷售情況也非常不錯,在全球範圍有大量的代理商與客戶。中國InSAR應用頭部公司東方至遠,也是COSMO-SkyMed衛星數據的中國區獨家總代理商。

7.2.4 俄羅斯

俄羅斯在SAR衛星領域也在積極探索。目前已發射了用於溫室氣體排放監測的X波段Smotr衛星,以及出口到南非作為軍事用途的S波段衛星Kondor-E。

7.3 阿根廷

阿根廷作為南美航太的代表力量,除了在光學領域有和中國密切合作的商業公司Satellogic,阿根廷航太局在SAR衛星領域也一直在推動進程。

2018年和2020年,阿根廷航太局分別發射了SAOCOM1-A和SAOCOM1-B兩顆衛星,每顆星重量在3噸左右。SAOCOM衛星的工作波段是用於地球科學和地球物理領域的L波段,衛星主要任務是收集地球土壤濕度資訊。

7.4 日本

作為亞洲航太的重要力量之一,日本的SAR衛星研究由日本宇航局(JAXA)負責。2014年,日本發射了ALOS-2號衛星,搭載了一顆L波段的SAR感測器,旨在用於亞太地區的製圖、海上交通監測和災害監測。日本選擇L波段有其特定的環境原因。由於日本處在地震高發帶,且三分之二的地面被植被覆蓋。L波段獨特的優勢在於可以部分穿透植被並到達地面,從而同時獲取植被和地面資訊。因此日本很早就對L波段進行專門的研究,當前在國際上也有一定優勢。除此之外,德國計劃于2022年發射TanDEM-L衛星,也將瞄準L波段。

在數據銷售方面,ALOS-2在全球範圍也有良好的市場。在中國,ALOS-2的影像主要由博宇智圖負責總代理。

7.5 中國

  • 電子所

我國對SAR的研究工作開始於上世紀70年代。1979年,由中國科學院電子學研究所(簡稱“電子所”)獲得國內首幅SAR圖像。80年代,電子所成功研製了解析度為10m的機載SAR實時成像系統。此後三十餘年,電子所獲得了國內第一部極化SAR、第一部多維度SAR、機載SAR解析度優於0.1m等成就。星載SAR方面,電子所于1997年完成了L波段星載SAR工程樣機的研製工作。發展至今,我國90%以上的星載SAR衛星載荷,都是由電子所負責研製。

目前,我國有高分三號、環境一號C、齊魯一號等民用SAR衛星的載荷總體,主要由電子所研製。2012年11月19日,我國首顆民用SAR衛星環境一號C星(HJ-1C)成功發射,星上搭載了S波段雷達,單視模式空間解析度為5米,距離向四視解析度為20米。2016年8月10號,高分三號衛星發射升空,這是我國首顆解析度達到1米的C波段SAR衛星。2021年11月23日,高分三號02星成功發射,該星充分繼承了高分三號衛星技術方案,運作于755公里高度太陽同步回歸軌道,主要載荷為C波段合成孔徑雷達,發射入軌後將與在軌運作的高分三號衛星進行組網,形成海陸雷達衛星星座,具備1米解析度、1天重訪的能力,此外還增加了船舶自動身份識別信號接收系統和星上實時處理功能。

接下來,我國的民用科研星陸探一號衛星(LT-1),將採取雙星編隊的方式,預計將在未來數月內發射。該衛星立足於面向1:5萬比例尺地形圖測繪,致力於解決中國全境高程數據,特別是多雲多雨地區長期存在的數據來源、精度、品質不一致的問題。

在非民用領域,我國有遙感衛星1號、3號、10號衛星。最高解析度5米,主要用於國防用途。除特大自然災害等事件外,較少公佈相關影像,不具備商業化背景。

因此,當前在我國商業SAR領域,有載荷研製的能力的創業團隊,基本上都具有電子所的學術科研背景。電子所與民營企業銀河航太、九天微星之間的合作非常密切。

  • 38所

除電子所外,有能力參與SAR衛星總體研製的團隊還有中國電子科技集團公司第38研究所(簡稱“38所”)。38所過往以機載SAR領域的研究為主,較少接觸星載SAR的終端電子設備和載荷總體,因此當前也在加緊研發當中。38所與民營企業天儀研究院的合作非常密切。

2021年9月28日,38所正式發佈了“天仙星座”計劃。該星座是由96顆輕小型、高性能SAR雷達衛星構成的衛星星座,部署在多個軌道面,可為我國在海洋環境、災害監測及土地利用等領域提供服務。天仙星座致力於為全球每一位用戶提供及時、精準的監測服務,通過多星組網實現遙感數據服務能力,通過X和C雙頻搭配、高低解析度統籌設計,可兼顧軍民融合應用。

星座試驗星“海絲一號”是我國首顆商業SAR衛星,由38所和天儀研究院合作研製,于2020年12月22日發射,基於C頻段輕量化有源相控陣天線技術和一體化中央電子設備整合技術研製,整星重量小于185kg,方位向最高解析度1米。據悉,該星座明年有4顆衛星的發射計劃。根據發射協議,天仙星座首批SAR衛星的首發星將於2022年2月下旬搭載長征八號火箭發射入軌。後續多顆衛星計劃于2022年三季度完成發射,力爭2023年初步形成每天響應1-2次的全球服務能力。

  • 其他

雖然電子所幾乎囊括了我國星載SAR領域的所有成就,尤其是在載荷研製領域。但我國有不少SAR領域研究機構,因此有許多其他單位也在嘗試進入星載SAR領域。2021年8月19日,中國成功將兩顆天繪二號02雷達測繪衛星送入軌道,其有效載荷系統由中國電科14所研製。該衛星為軍民兩用衛星,主要使用InSAR技術來收集3D地形圖的立體數據,用於開展科學試驗研究、國土資源普查、地圖測繪等任務。

當前和SAR領域研究相關的科研單位包括西安電子科技大學、中國航太科工二院23所、北京理工大學、國防科技大學、北京航空航太大學、北京理工大學、 電子科技大學等。部分單位過往有機載SAR的研製經驗,也在成像理論探索、星上處理系統、技術分析、實驗論證和系統研製等方面做了許多工作。

除此之外,廈門大學也正在構建由32顆SAR、水色和高分辨光學衛星等構成的“海絲”系列衛星星座,輻射我國東南沿海和一帶一路沿線國家和地區。

航太科技集團旗下的中國四維投資、世景公司提出了在2022年左右建成一個“16+4+4+X”的0.5米級高解析度的商業遙感衛星系統,其中包括了4顆微波衛星。據悉,中國四維近期即將發射X波段SAR衛星。

7.6 其他

除中國與日本外,亞洲地區還有印度的C波段RISAT-1衛星、南韓的X波段Kompsat-5衛星、以色列的X波段TecSAR衛星也值得關注。

美國和印度合作,計劃于2023年發射的NiSAR衛星,也採用了L波段以及S波段。該衛星定位於研究自然災害和全球環境變化,12天時間即可完成一次全球地表成像,所有數據將向公眾免費開放。

在成功發射“海絲一號”和“海絲二號”衛星的基礎上,廈門大學正在構建由32顆SAR、水色和高分辨光學衛星等構成的“海絲”系列衛星星座,輻射我國東南沿海和一帶一路沿線國家和地區。

八、全球民營小型SAR衛星玩家盤點

隨著航太工業技術的不斷成熟,小衛星已經成為全球衛星行業發展的趨勢。為了促進小衛星行業的發展,許多國家在官方和民營層面都達成了共識,國營層面負責成本較高,穩定性要求高的大衛星,民營層面負責成本較低,迭代速度要求較快的小衛星,SAR衛星行業也不例外。

雖然傳統的大型SAR衛星領域有空客、波音、薩裏等大型企業,但這些企業或多或少都有國家力量在背後支援,留給風險資金參與的機會較少。而小型商業SAR衛星正處於發展早期,未來潛力較大,風險和收益都處於較高的狀態,屬於風險資金行業喜歡的項目。因此,本文主要列舉商業衛星上游的小衛星製造企業。對於下游的SAR衛星數據分析和應用企業,由於種類繁多,將另開篇幅討論。

8.1 ICEYE(冰眼)

芬蘭ICEYE是當前全球在雷達小衛星領域最領先的企業,也是歐洲的代表公司。

ICEYE團隊成立於芬蘭阿爾託大學奈米衛星小組Aalto-1。2018年1月發射首顆驗證星ICEYE-X1,該衛星是全球第一顆重量不到100kg的SAR衛星。2019年8月,ICEYE開始向全球客戶提供1m解析度的商業衛星影像。2020年3月,ICEYE宣佈提供0.25m解析度的雷達衛星圖像服務,併發布了其最新的視頻SAR産品預覽版。2020年5月,ICEYE發佈干涉影像樣張産品,成為第一家在小衛星領域實現干涉功能的企業。但有從業者認為,ICEYE目前宣佈的是高頻監視圖像,並非干涉模式,小衛星的干涉數據獲取能力尚不成熟。

截止目前,ICEYE已發射了14顆衛星,目標是在2022年將其在軌衛星數量擴展到超過18顆。在2021年10月,美國國家地理空間情報局(NGA)發佈的報告中,ICEYE的重訪速度被評為全球第一名。

ICEYE與歐空局ESA有緊密的合作關係。ICEYE宣佈提供商業SAR衛星影像時,歐空局的開源SAR處理軟體Snap toolbox就在第一時間支援導入該數據。由於SAR衛星源影像處理流程非常複雜,處理技術門檻較高,許多遙感産學研應用方需要依賴相關軟體進行影像處理。因此Snap toolbox的支援,也為許多下游應用商採購ICEYE數據解決了後顧之憂。除此之外,ICEYE于2021年10月宣佈正式加入歐盟哥白尼對地觀測計劃,成為第一家為哥白尼計劃提供影像的商業SAR衛星公司。同時,ICEYE還與瑞士再保險企業Swiss Re、數據分析公司RS Metrics等公司達成了戰略合作關係,在保險理賠、期貨交易等方面預測分析。

融資方面,ICEYE在2020年9月完成了8700萬美元的C輪融資。迄今為止,ICEYE共籌集了1.52億美元的資金。

8.2 Capella Space

美國Capella Space是全球雷達小衛星領域的第一梯隊企業,也是美國的代表公司。

成立於2016年的Capella Space,並獲得300萬美元的種子輪融資。2018 年,Capella Space發射了美國第一顆測試衛星。迄今為止,Capella Space總共籌集了8000萬美元的資金。Capella Space一直在進行宣傳,強調美國必須奪回商業SAR領域的領頭羊定位。Capella Space原計劃在2020年發射7顆衛星,但由於疫情和各方面的原因,發射任務一直在延期。因此,在2020年8月底發射第一顆業務星之前,Capella Space一直飽受業內的質疑。

目前,Capella Space共有5顆在軌衛星,空間解析度可達到0.5m,重量約為112kg。Capella Space希望打造一個36顆衛星組網的SAR衛星星座,實現每小時的全球範圍重訪,在時間和價格方面建立優勢。

在2021年10月,美國國家地理空間情報局(NGA)發佈的報告中,Capella Space的空間解析度被評為全球第一名。美國政府目前在全球範圍內是最大的SAR衛星影像採購方之一。作為一家美國的企業,Capella Space贏得了非常多美國政府和軍方的訂單,其客戶包括美國空軍、國家偵察局(NRO)和國防部國防創新小組(DIUx),在政府業務訂單上具有一定的優勢。

擁有多家知名VC支援的Capella Space,目前是最有希望實現上市的企業。作為美國企業,當前已經有多家知名VC支援,並且有在軌衛星,即將實現明確的持續收入,軍方點名採購,因此上市前景較好。

由於與美國軍方的密切合作關係,Capella Space目前在中國市場的運營處於停滯狀態。

8.3 Umbra

成立於2015年Umbra,也是當前為數不多實現在軌驗證的商業SAR衛星公司之一。

總部位於美國加州聖巴巴拉的Umbra,原名為Umbra Lab。在即將發射第一顆衛星之前,公司將Lab(實驗室)去掉,象徵著技術走向成熟應用期。

2021年6月,Umbra發射了第一顆商業SAR衛星,空間解析度達到25cm。第一顆衛星Umbra-SAR 2001是一顆 50 公斤的衛星,配備了X 波段雷達,主要任務是測試技術和衛星設計,驗證感測器性能。

目前,Umbra已經獲得聯邦通信委員會的許可,將以高達15 cm的解析度採集影像。Umbra的優勢在於發明瞭一種創新的天線設計方法,具有業界領先的輕品質、高壓縮比、高增益的特色。該天線收縮狀態下由於小型冰箱的體積,展開可達到SUV的體積,解決了以前面臨的天線體積、品質和功率問題。

與其他競爭對手不同,Umbra的商業模式主要是銷售SAR圖像,暫時沒有計劃提供地理空間分析的服務。Umbra構建12顆星組成的星座,提供15cm的超高解析度SAR圖像。

在2021年1月的最新一輪融資中,Umbra獲得了3200 萬美元的資金。

8.4 Synspective

成立於2018年2月的Synspective,總部位於日本東京。作為日本商業SAR代表企業,成立不到3年時間便實現在軌驗證,發展速度非常快。

Synspective計劃利用25顆小型SAR衛星組成可覆蓋全球的遙感星座,以提供衛星數據。該公司計劃在2023年建造一個6顆衛星組成的星座。

2020年12月,Synspective的首顆SAR衛星StriX-α通過紐西蘭Rocket Lab的火箭成功發射入軌,並於2021年2月發佈了首批SAR衛星影像。這家日本企業計劃在2021年發射第二顆驗證衛星,然後開啟業務星項目。作為業務星,StriX β是Synspective將配備X波段雷達,重量將控制在100公斤內,並且能夠實現1-3m的成像解析度和InSAR技術。到 2023 年,該公司計劃發射該星座的六顆第一顆衛星。

作為日本商業SAR衛星企業的領頭羊,Synspective獲得了日本政府非常多的支援,例如第一代衛星的載荷技術就是由日本宇宙航空研究開發機構JAXA提供支援。

在2019年的A輪融資中,Synspective獲得了接近1億美元的資金,由包括三菱在內的12家機構提供支援。

8.5 PredaSAR

成立於2019年的PredaSAR,總部位於美國佛羅裏達州。

PredaSAR是Terran Orbital的子公司,與Tyvak奈米衛星公司屬於姐妹公司關係。當前PredaSAR的CEO是美國退役空軍少將羅傑·蒂格 (Roger Teague) ,董事會和公司管理層中有許多美國退伍軍官。公司計劃建造至少44顆SAR衛星組成的星座。

發射方面,PredaSAR原計劃于2021年春季搭載SpaceX火箭發射第一顆SAR衛星。但由於全球發射集體延遲的緣故,PredaSAR至今未發射第一顆衛星。

融資方面,PredaSAR在2020年3月獲得了2500萬美元的種子輪融資。

相比于其他美國商業SAR衛星企業,PredaSAR的宣傳相對較少,出現于媒體的次數遠少於其他企業。

8.6 iQPS

成立於2005年的iQPS,隸屬於日本QPS研究所。

iQPS的目標是到2025年構建36個衛星組網的星座,在10分鐘內觀測的全球任意一個地點。

2019年11月,iQPS通過在印度發射了首顆100千克的SAR衛星“IZANAGI”。2021年1月,iQPS通過SpaceX的火箭成功發射樂第二顆衛星。

iQPS的業務覆蓋範圍較廣,不僅有整星的業務,也有大量的零部件産品設計製造業務,甚至提供相關技術諮詢、會議組織等服務。iQPS的客戶包括九州大學、名古屋大學、九州工業大學、東京大學、千葉大學、JAXA等。

融資方面,iQPS在2017年的A輪融資中獲得了20.35億日元的資金,從成立至今總計融資了30.23億日元(約2700萬美元)。

8.7 Trident Space

成立於2016年的Trident Space,總部位於美國弗吉尼亞州。

Trident Space計劃在2021年發射首顆衛星。不同於其他初創公司瞄準的百公斤級SAR衛星,Trident Space的首顆衛星重量計劃為300公斤,解析度1米,設計壽命4年。由於全球整體發射延遲的緣故,目前這顆衛星尚未發射。首顆衛星發射後,Trident Space計劃在2023年再發射6顆衛星,提供每天20次的重訪,此後每年發射12顆衛星,最終建造一個48顆衛星星座,使重訪時間降至10分鐘以下。

根據Trident Space的CEO卡蘭格蘭的測算,按每平方公里10美元計算,每顆衛星在使用壽命內可以獲得4.4億美元的收入。

Trident Space目前已完成700萬美元的A輪融資。

8.8 XpressSAR

成立於2015年10月的Xpress SAR,總部位於美國弗吉尼亞州。

Xpress SAR計劃于2024年發射並運營四顆高解析度商業X波段SAR衛星星座,解析度最高可達1m。

8.9 其他

商業小衛星雖然受到各個國家的支援和資本的追捧,但由於前期的研發投入成本較高,也有許多項目因為無法持續造血而停止運營,其中包括知名的UrtheCast公司。這家2013年在多倫多上市的加拿大公司,以在國際空間站安裝了兩顆超高清攝像頭而聞名。該公司曾計劃搭建由16顆高解析度光學成像衛星和8顆SAR衛星組成的OptiSAR星座,搭載1m級解析度的X 波段和5m解析度L波段感測器。UrtheCast還分別於2015年和2019年收購了Deimos Imaging和Geosys。然而,到2020年10月,UrtheCast終究無法應對持續的財務危機,最終宣佈破産。

UrtheCast破産有很多原因,但有兩點無法忽視。一個是其發展進度較慢,因各類問題導致其OptiSAR星座的建設速度不斷推遲。其次是在OptiSAR星座中的SAR衛星主要是1400kg的中型衛星,這類衛星在發射市場非常尷尬,沒法滿足單一重型運載火箭的運載量,在商業航太的小衛星拼單發射市場也不受到歡迎。

九、中國民營SAR衛星玩家盤點

相比于已經發射14顆衛星的歐洲ICEYE,以及有多家公司成功或在一年內即將實現在軌驗證的美國,中國的商業SAR衛星行業還處於非常早期的階段,與中國龐大的國防和應急需要非常不匹配。當前,民營企業僅有天儀研究院一家企業,實現了單顆小型商業SAR衛星的在軌驗證。除此之外,智星空間也實現了一顆6U多光譜遙感衛星的在軌驗證。

針對當前狀況,本文主要討論已有SAR衛星生産或發射計劃的企業。這些企業不僅有專注于衛星製造的上游企業,也有主營業務在下游的遙感應用與服務企業。許多下游的企業通過聯合上游製造方,共同發射SAR衛星,以保障數據源的穩定供給,也開拓企業自身的服務和應用。

9.1 天儀研究院

成立於2016年的天儀研究院,是我國小衛星行業的龍頭代表企業,也是當前中國唯一實現小型商業SAR衛星在軌驗證的企業。天儀研究院目前共完成了12次太空任務,成功發射21顆小衛星。

2020年12月,我國首顆商業SAR衛星“海絲一號”試驗星成功發射。該衛星是中國第一顆平板可折疊衛星,也是國際首顆C波段輕小型商業合成孔徑雷達遙感衛星,整星重量小于185kg,方位向最高解析度1米。 

根據官網報道,天儀研究院計劃在2023年完成56顆SAR衛星組網,到2025年實現96顆高解析度SAR星座的組網。屆時,對全球絕大部分地區,天儀的SAR衛星基本可保證每小時至少一次的覆蓋頻率。除SAR衛星外,天儀研究院還有科研衛星的産品服務,目前已實現多次在軌驗證。

據悉,天儀研究院在2021年有四顆SAR衛星投産,預計將於2022年第一季度發射下一顆SAR衛星。天儀研究院在SAR衛星方面的主要合作夥伴包括38所。

融資方面,天儀研究院于2021年完成C輪融資。2021年9月,天儀研究院完成最新一輪融資,投資方為沄柏資本旗下海河沄柏産業投資基金。

9.2 智星空間

成立於2018年5月的智星空間,專注于SAR衛星的製造和運營,具備星載一體化設計能力,是國內首家報備X波段SAR衛星的單位。

2020年12月,公司首發星“智星一號A星”成功發射。“智星一號A星”是一顆6U大小的多光譜遙感衛星,也是“絲路衛星星座”的首發星。該星座由12顆小型SAR衛星組成,計劃在未來兩年內完成建設,實現全球任意地點小時級的按需觀測重訪。根據與衣索比亞航太科技研究院達成的合作協議,後續“智星一號A星”也將服務於非洲國家的衛星遙感應用市場。

智星空間預計年底前完成2顆SAR衛星“智星二號X1/X2衛星”的出廠測試,明年上半年搭載發射。智星二號X1/X2衛星重量約為200kg,是國內首批X波段小型商業SAR衛星,也是“絲路衛星”星座工程一期首批商業SAR衛星,具備重訪InSAR的能力。在聚束模式下,測試的最高解析度可達0.5m。

除星載雷達外,智星空間也在開展機載雷達的研製工作。“盛景一號”MiniSAR是智星空間首款自研的小型機載SAR系統,可整合安裝在多旋翼、固定翼等小型無人機上,在2021年11月成功完成中石化管道巡線飛行雷達成像任務。

作為陜西省的特色項目,智星空間獲得了陜西省銅川市的大力支援。在“絲路衛星星座“的雷達衛星系統研製項目,智星空間獲得數億元的大合同,包含12顆合成孔徑雷達衛星系統的研製、發射和在軌測運控服務,建設週期為兩年。同時,智星空間也在地方政府的支援下搭建具備衛星整裝整合測試能力的衛星工廠。

2019年5月,智星空間完成數千萬元人民幣天使輪融資,由哈工創投領投,宣城火花基金和同潤科投跟投;2020年12月,智星空間完成數千萬元Pre-A輪融資,由銅川産業發展基金戰略投資。

9.3 航太宏圖

成立於2008年的航太宏圖,是國內頭部衛星運營與應用服務提供商,已經于2019年在科創板上市。

2021年7月,航太宏圖發佈公告,將通過一箭四星的形式,建設由4顆SAR衛星組成的航太宏圖一號(PIESAT-1)星座,具有InSAR能力,可製作高精度數字表面模型(DSM)相關應用,並執行全球非極區1:5萬比例尺測繪任務。該星座研製費用為2.4億元,合作方包括中國空間技術研究院(航太五院)與銀河航太。

航太宏圖屬於典型的下游應用端回溯上游供給側的企業。在企業完成上市獲得充裕的現金流,通過合作的形式與上游SAR衛星製造方共同搭建星座,以此獲得穩定的數據源,擴展應用。航太宏圖的下游産品線非常豐富,無論是遙感衛星數據的處理軟體和雲平臺,還是面向各個行業的垂直解決方案,都已經有成熟的産品。因此,選擇向上游擴展,既可以豐富下游應用的數據源,也可以進一步拓展公司第二曲線,實現收入穩定持續快速增長,對二級市場予以更大的想像空間和發展前景。值得關注的是,航太宏圖計劃通過一箭四星的形式進行發射。雖然一箭四星的方式有利於控製成本,但是對於火箭發射穩定性也有較高的要求。據悉,航太宏圖仍有更多SAR衛星星座建設計劃。

9.4 四象愛數

與航太宏圖類似,四象愛數也是從下游應用端回溯到上游製造的企業。

成立於2017年的四象愛數,主營業務為遙感衛星數據的分析和處理,推出了包括基建安全、農業、金融等領域的應用。四象愛數在金融保險領域具有一定優勢,與國泰君安、南華期貨、葦萊保險等金融機構開展廣泛合作,並有多個另類數據産品上線萬得資訊、同花順、Neudata等金融數據平臺。

據悉,四象愛數正在研製200kg的SAR衛星,目前已完成總體方案設計、衛星與載荷技術介面設計、機載飛行試驗,預計可達到米級解析度,總投入約在數千萬元。四象愛數原定於2021年6月進行發射,目前發射計劃已推遲。

9.5 中科衛星

成立於2020年12月的中科衛星,是由中國科學院空天資訊創新研究院(以下簡稱“空天院”)創辦的新型混合所有制企業,提供衛星研製,整星設計等服務,總部位於山東濟南。

中科衛星的首席科學家為空天院高級專務鄧雲凱研究員,曾任我國第一顆微波成像雷達衛星載荷主任設計師和衛星副總師。

2021年4月,齊魯一號SAR衛星成功發射。該衛星是近地軌道衛星,解析度約為0.5m,整星重量約150kg,是我國第一顆Ku波段的高解析度輕小型SAR衛星,具有條帶、聚束、滑動聚束多種成像模式。

據悉,齊魯衛星星座總計有4顆SAR衛星的發射計劃。該星座由山東産業技術研究院、空天院等機構多方合作建設。

9.6 感知起源

成立於2021年6月的感知起源,是商業SAR領域的最新團隊之一,創始人為馬兵強博士,中科院電子所SAR專業,具有豐富的SAR型號研發經驗。感知起源是國內首家專注于小衛星SAR載荷研發的商業公司,核心産品瞄準百公斤級。公司計劃與産業上下游的合作夥伴,攜手共建小衛星SAR星座,提供高解析度雷達數據,補充國産數據的空缺,服務於應急救災、金融保險、自然資源和環境保護等重要領域。

目前,團隊已獲得數百萬種子輪融資,正在進行下一輪融資。

9.7 歐比特

成立於2000年的珠海歐比特宇航科技股份有限公司,現隸屬於珠海國資委,由珠海格力集團控股。

“珠海一號”衛星星座,是由歐比特發射並運營的商業遙感微納衛星星座。 整個星座由34顆衛星組成,涵蓋了視頻衛星、高光譜衛星、雷達衛星、高分光學衛星和紅外衛星。其中,歐比特計劃發射兩顆2顆OSS雷達衛星。

9.8 中科遙感

成立於2005年的中科遙感,是最早提出要建設SAR衛星星座的企業之一。

2017年9月,中科遙感SAR新型衛星星座首發星“深圳一號”正式啟動會在深圳召開。主要項目參與單位包括中科遙感(深圳)衛星應用創新研究院、深圳航太東方紅海特衛星、北京遙測技術研究所等三家單位,計劃發射8顆小型SAR衛星以搭建星座。其中,“深圳一號”是一顆X波段微小型SAR衛星,具備國內重點城市2天的重訪週期,具備單星InSAR能力。

2015年12月,深圳曾發生滑坡事故。為避免相關災害再次發射,深圳在應急防災領域有巨大投入,因此對SAR衛星數據有較大需求。中科遙感於2017年9月啟動項目,是國內最早提出小型SAR衛星星座的單位,“深圳一號”原計劃于2018年12月具備進場發射條件。然而從項目啟動會至今,該星座構建計劃並沒有披露更多進展消息。

9.9 時空道宇

成立於2018年的時空道宇,是吉利科技集團旗下的企業。

時空道宇的主營業務為航太資訊與通信基礎設施,實現從星座設計、衛星研製、星座測運控、衛星應用的全産業鏈佈局建設。

根據時空道宇的新聞報道,經過兩年多的時間,時空道宇已經完成了低軌導航增強雙星研製出廠,遙感AI衛星産品發佈,形成了覆蓋10公斤級至噸級的衛星平臺産品體系,以及國內首個C頻段商用衛星控制中心的建設,實現從星座設計、整星及供應鏈産品研製、衛星應用的全産業鏈佈局。

雖然時空道宇目前尚未發佈SAR衛星星座計劃,但其已經在為SAR衛星産業進行佈局。時空道宇的高級副總裁劉勇,在中科院任職期間,曾擔任齊魯一號SAR衛星的總設計師,深入參與該衛星的研製過程。

航太産業鏈的研發資金需求巨大,而時空道宇在航太領域的産業鏈佈局也非常龐大,需要母公司吉利科技持續的資金投入決心。據悉,吉利科技當前有進入手機市場的計劃,加上飛行汽車、無人機等資金需求巨大的領域,吉利科技的研發資金需求將非常高。

9.10 九天微星

成立於2015年的九天微星,是國內的微小衛星全産業鏈服務商,為政企客戶提供商業衛星定制、星座核心服務、行業終端應用和航太科教系統。

九天微星迄今已發射共計9顆衛星,全部成功在軌交付,于2018年實現民營百公斤級衛星的設計研製和在軌驗證。2021年,九天微星衛星工廠完成一期工程建設,進入車間産線設備全面調試階段。工廠投産後,將具備年産100顆衛星的能力。目前,九天微星有多顆商業衛星在研,衛星載荷的批量化産線也已啟動方案設計。

九天微星創始人兼董事長謝濤告訴36氪,商用SAR衛星是一個新興的需求。九天微星的佈局是把“一縱一橫”兩大産業做實。“一縱”是面向衛星網際網路的端到端産品與服務。“一橫”即是SAR衛星的平臺、數據應用和行業應用,為SAR衛星星座運營商提供整星研製和在軌交付,通過“通導遙一體化”的定制解決方案,將衛星技術運用普及到應急救援、環境監測、智慧交通、智慧城市,智慧能源等各個領域。一縱一橫的交叉點是相控陣天線。網際網路衛星和終端需要相控陣天線。SAR衛星載荷裏面,60-70%也是相控陣設備。過去雷達衛星的成本比較高,但隨著現在衛星網際網路的帶動,相控陣成本在降低,技術越來越成熟,SAR的商用就變得越來越可行了。

十、SAR衛星行業未來發展趨勢

小型商業SAR未來,在未來5-10年都將保持增長的態勢,也會有更多的創業團隊投入該領域。

然而,隨著時間的推移,留給初創團隊的時間窗口也越來越短。無法在三年時間內實現在軌驗證的初創企業,將迅速被行業所淘汰,既無法尋找到合作訂單,也沒有辦法尋求新一輪融資。商業航太行業的風險很高,風險資本將呈現出極端的馬太效應,已經實現在軌技術驗證,並且一步步實現組網的企業,將獲得大量的資金支援。而無法在技術上實現突破的企業,將被行業拋棄。

千域空天的創始人藍天翼認為,中國商業SAR衛星企業的優勢和劣勢都是起步晚。從優勢來説,在商業模式、研製方法上有豐富的可參考的經驗。對於不敢出手這個領域的投資機構,也會在看到歐美相關企業的發展後,會開始了解這個領域並在國內尋找相應標的。從劣勢來説,未來航太的市場都是全球的,歐美公司先一步開始在全球領域去售賣數據、提供服務,會對後進入這一領域的中國公司造成比較明顯的市場進入阻礙。

在發展方向上,全行業未來將呈現巨大趨勢:

一、小型化,輕量化:對於研發成本較高的SAR衛星而言,大型和中型衛星的研發和投入成本將拖垮一家初創公司。因此,留給初創公司的機會只有200kg以下的小衛星。在重量更輕的條件下獲取解析度更高的影像,將成為決定行業發展的關鍵。對標于ICEYE以不到100kg的小衛星實現0.25m的解析度,中國的初創企業還有許多需要追趕的地方。

二、組網化:組網能力是考驗商業小衛星企業發展的關鍵點。由於小衛星受到重量的制約,其姿軌控系統的穩定性和使用壽命,一直是業內的質疑點。SpaceX的星鏈衛星曾遭受到行業的廣泛質疑,就是因為部分衛星在軌運作不到一年就開始偏離,業界擔心starlink項目的收益無法填補其每年補網所需要的資金缺口,成為一個資金的無底洞。相比之下,許多大衛星雖然造價昂貴,但由於穩定性較高,都可以在預期壽命以上超期服役,降低補網的成本。組網能力還與火箭的運載成本以及衛星的重量和製造成本息息相關。如果商業發射的成本能進一步下探,商業小衛星的重量能將到100kg內,那麼小衛星組網獲取影像的收入將逐漸超過其運營成本。

三、獲利於國際局勢振蕩:小型商業SAR衛星行業不能單靠政府的補貼和風險投資來運營,必須有更大的應用市場,諸如國防安全,金融保險,應急管理等領域。其中,國防安全又佔據SAR影像應用的大比例。因此,國際局勢的穩定性對於SAR衛星影像市場有較大影響。如國際局勢在未來二十年內保持持續振蕩的狀態,SAR影像市場將進一步擴大。

四、降低門檻,減少流程:當前商業SAR衛星影像行業的上下游鏈路較長,從衛星的製造到影像獲取,從數據的分發到影像處理,從終端的産品到行業應用,每一環都決定了行業的發展態勢。當前,由於數據較為缺乏,國産的上下游企業聯繫有待進一步深化。以SAR衛星影像處理為例,SAR衛星影像處理流程非常複雜,需要專用的軟體,開源的SNAP和付費的ENVI是當前主要的處理軟體。如後續國産SAR衛星需要進一步擴大應用,針對於處理軟體和平臺的産學研結合必須深化發展,降低影像的處理門檻。

五、上下游擴張:近年來出現下游數據應用向上游衛星製造擴張的公司,説明下游感受到了上游數據源不足的壓力。同時,上游衛星製造公司也在向下游擴張,這都是行業發展過程中不可避免的“內卷”。這種現象源自市場的驅動、自身的發展和競爭的加劇,客觀也反映了大家對未來整體市場蛋糕的看好,畢竟投入不小,如果不是對未來有很堅定的信心,這樣的投入也是有很大風險的。

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