相對而言，第三代“白雲”系統衛星比前兩代在功能密度和技術性能上有了很大的提高，主要體現在：(1)主衛星用高級“KH-11”衛星和“長曲棍球”成像偵察衛星替換了紅外掃描儀和毫米波輻射儀，使海洋監視衛星成為可對動態目標快速定位、具有可見光、紅外、微波等多種偵察手段的複雜系統；(2)採用了新的設計基線(定位基線長度縮短了約1/2)和經過改進的偵察與數據轉發設備，在衛星上取消了對射電天文台造成干擾的、工作於1427～1434MHz的轉發器；(3)除攜帶被動射頻傳感器外，還攜帶了電光/紅外成像傳感器。從而使衛星能夠探測到潛艇為冷卻反應堆排放的熱水餘跡，達到跟蹤水下潛艇的目的；(4)衛星系統對海洋目標進行監視的範圍更大，達到每組衛星7000 km2的偵察區域，在一定條件下還可在108 min後監視同一目標。由4組衛星組成的系統能夠對地球上40～60°緯度的任何地區每天監視30次以上。由此可見，在布局結構、偵收設備和數據處理設備等方面經過改進的“白雲”系統(即第三代)，對海洋目標進行監視的動態範圍、實時性和準確性都有了顯著的提高，同時，也很容易滿足前面提到的時間分辨率要求。
各種設備的改進和增加在帶來系統性能提升的同時，也使得三代“白雲”系統衛星在重量和體積上有了較大的增加。其中，第三代“白雲”系統主衛星重達7000kg，前兩代的主衛星重量僅600 kg；第三代系統的子衛星重量達到了300 kg，遠超過前兩代子衛星的重量45kg。但是，雖然重量和體積增加了，但第三代“白雲”系統衛星的功能密度更高，技術性能更強，使海洋目標監視系統的整體性能也大大增強了。
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