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广西气候概况

业务气象卫星简介

天气雷达系统介绍

 

业  务  气  象  卫  星  简  介

  1960年美国成功地发射了第一颗气象卫星。之后的四十年来,百余颗气象卫星先后进入太空。按其轨道特点,气象卫星分为极轨气象卫星和静止气象卫星两个系列。所谓极轨气象卫星,是指其轨道平面与赤道平面的夹角常为98°~99°之间,绕地球飞行,且轨道通过地球南北两极的卫星也叫太阳同步轨道气象卫星。静止气象卫星,则是位于赤道上空约36000km高度,与地球自转速度相同,因此,也称地球同步轨道气象卫星。每个系列装载不同的遥感探测器,每个探测器都有其相应的光谱通道特性。 极轨气象卫星系列

拥有国 代号 卫星 运行时间(年) 探测器观测能力
美国 第一代 ESSA 1966~1969 光电照相(白天)
第二代 ITOS~NOAA/2 1970~1978 扫描(昼夜)辐射仪
第三代 TIROS-N~NOAA/7 1978~1988 增加大气探测
第四代 NOAA/8~14 1989~现在 增加搜索救援系统、辐射收支,臭氧观测
第五代 NOAA/15~ 1998~ 增加20通道微波仪器
中国 第一代 FY-1A 1988(39天) 5通道扫描辐射计
FY-1B 1990(间断运行一年) (略)
FY-1C 1999(5月发射) 10通道扫描辐射计

静止气象卫星系列

拥有国 代号 卫星 运行时间(年) 探测器观测能力
美国 第一代 SMS-GOES/3(自旋) 1974~1979 可见光红外两通道扫描辐射计
第二代 SMS-GOES/4~7(自旋) 1980~1993 增加大气探测仪器
第三代 SMS-GOES/8~(三轴稳定) 1994~ 5通道成像仪和19通道大气探测器
日本 第一代 GMS-1~2(自旋) 1977~1985 红外和可见光云图(模拟传输)
GMS-3~5(自旋) 1984~1999 4通道扫描辐射计(含水汽)(数字传输)
第二代 MTSAT(三轴稳定) 1999~ 5通道扫描辐射计
中国 第一代 FY-2A(自旋) 1997~ 可见光、水汽和红外3通描扫描辐射计

 

ú风云一号卫星(FY-1)简介

风云一号卫星星体
风云一号C及风云一号D主要技术指标
数据传输

ú风云二号卫星(FY-2)简介

风云二号卫星星体
风云二号卫星主要功能
展宽资料(S-VISSR)数据格式

    风云二号A星数字展宽云图传输与数据格式
    风云二号S-VISSR 数据格式
    S-VISSR 信号特征
    风云二号S-VISSR 数据格式

  F风云一号卫星星体

  F风云一号C及风云一号D主要技术指标

    轨道高度    870KM
   倾角    98.85
   偏心率    < 0.005
   轨道周期    102.3分钟
   传感器    多通道可见红外扫描辐射计(MVIS)

  多通道可见红外扫描辐射计(MVISR)是 风云一号的主要传感器.其通道数由风云一号A的5个增加到10个,包括4个可见光通道,1个短波红外,2个长波红外.各通道波长如下:

通道号 波长(微米) 主要用途
   1 0.58-0.68 白天云层, 冰,雪,植被
   2 0.84-0.89 白天云层,植被,水
   3 3.55-3.93 热源,夜间云层
   4 10.3-11.3 洋面温度, 白天/夜间云层
   5 11.5-12.5 洋面温度, 白天/夜间云层
   6 1.58-1.64 土壤湿度 冰雪识别
   7 0.43-0.48 海洋水色
   8 0.48-0.53 海洋水色
   9 0.53-0.58 海洋水色
  10 0.90-0.965 水汽

  传感器的视场范围为1.2微弧,星下点分辨率为1.1公里,多功能可见光红外扫描辐射计(MVISR)的扫描速度为每秒6条扫描线,每条线共20480个象素点。

  F数据传输

  风云一号C与风云一号D的高分辨图象传输仪称之为CHRPT.凡具备接收处理NOAA之HRPT资料的系统,只要稍加改造就可接收处理CHRPT.MVISR的扫描速度为每秒6条扫描线,每个通道数据为2048个字,这样10个通道的数据加起来就是20480个字,再加上同步码等辅助信息,每条扫描线就是22180 字,每字为10比特.码速率为1.3308 Mbps,是HRPT/NOAA的二倍. CHRPT的调制方式是PSK,分相码.传输频率为1700.5MHz,数据格式与HRPT/NOAA相同.

  F风云二号卫星星体

 

  F风云二号主要功能

  获取每小时对地观测圆盘图象。圆盘图象包括三个通道数据:可见光,波长范围 0.55微米到1.05微米;红外,波长范围为10.5微米到12.5微米;水汽,波长范围为6.2微米到7.6微米。星下点分辨率,可见光1.25公里,红外及水汽为5公里。白天观测的可见光图象,可获得云顶及地表的反照率;昼夜观测的红外图象,可获得云顶及地表的红外辐射;水汽图象,可获得大气中的水汽含量。同时利用这些图象数据提取或推导气象参数;

  从数据收集平台收集与传输用于气象,海洋,水文等平台数据;

  广播展宽数字云图,低分辨云图及各类产品;

  监测太空环境。

  F展宽资料(S-VISSR)数据格式

     ?风云二号A星数字展宽云图传输与数据格式

  风云二号A星是中国的第一颗自旋稳定静止气象卫星。主要功能是对地观测,每小时获取一次对地观测的可见光,红外与水汽云图。

  风云二号A星于1997年6月10日由长征三号火箭从西昌发射中心发射升空。卫星于1997年6月17日定位于东经 105o,并于1997年6月21日获取第一张可见光云图,1997年7月13日获取第一张水汽,红外云图。系统测试结果表明,卫星状态良好!

  风云二号A星卫星数据对全球用户开放。凡是在风云二号A星覆盖范围内的用户均接收其广播的 S-VISSR资料和WEFAX低分辨模拟图象。

     ?S-VISSR数据格式

表1.风云二号A星 S-VISSR主要特征

  可 见 光 红 外 水 汽
波长   0.55-1.05 微米 10.5-12.5 微米 6.2-7.6 微米
分辨率   1.25 公里 5公里 5 公里
视场(FOV)   35 微弧 140 微弧 140 微弧
扫描线   2500_4 2500 2500
Detector   Si-photo-diode HgCdTe HgCdTe
信噪比   S/N=6.5 (albedo=2.5%)
  S/N=43 (albedo=95%)
NEDT=0.5-0.65k,(300K) NEDT=1k,(300K)
量化等级   6 比特 8 比特 8 比特
步进角   140微弧(由北向南)    
帧周期   30 分钟    

  VISSR从太空对地观测获取地球图象。获取一张全圆盘地球图象,大约需30分钟(每分钟100转,从北到南2500条扫描线)。

  S-VISSR数据在观测时实时通过风云二号A星向地面用户转发。展宽VISSR数据,即S-VISSR是星上仪器VISSR获得的,由CDAS实时展宽。这样,经过展宽的数据,其传输速率有所降低,便于用户接收。

     ?S-VISSR 信号特征


     频率 1687.5 MHz
    调制方式 PCM/BPSK, NRZ-M
    码速率 0.6654Mpbs
    EIRP 57+1 dBm
    极化方式 Linear
    带宽 2 MHz
    数据容量 329.872 bits/line (含同步码)
    数据顺序与编码 Most significant Bit(MSB) first,Byte complimenting and PN scrambling

  S-VISSR数据采用二次调制方式,这样便于发送更多的R.F.信号频谱,便与用户同步锁定。

  第一次调制对信息段进行调制,对每个偶字节进行求补,直到同步码开始。同步码本身不求补。

  第二次调制对PN码进行调制。所求补的数据流与PN码输出由一或门进行或运算,其结果作为CDAS向风云二号A星发送S-VISSR PSK调制码。

  因为风云二号A星S-VISSR资料的信号特征与日本GMS S-VISSR资料的信号特征非常相同,频率除外,所以凡接收GMS卫星资料的用户,

  只要调整天线方向,修改接收频率,就可接收风云二号A星的展宽云图。

     ?风云二号S-VISSR 数据格式

  每帧(一幅圆盘图)共有2500条扫描线,其中图象部份为2291扫描线。若从图象中部开始计算,则南北半球各1145条扫描线。图象的第一条扫描线,从距离地球最北0.5度算起。

  S-VISSR数据包括了同步码,图象信息,及哑数据段。具体数据格式见Fig.1。

 1.同步码

  同步码(SYNC)用于用户接收数据时的位通步与帧同步。同步码由最多15数字顺序移位寄存器产生的 20000位伪随机码(PN码),PN码从010001001100001开始,最后15位为逻辑1。

 2.信息字段

  信息数据字段包括8部份:DOC,红外通道数据IR,水汽通道数据,红外保留字段(RES),4个可见光通道数据。

  DOC,IR,WV,RES共计2293字,字长8位;VIS共计9166字,字长6位。每一字段后有一个长度为16位的校验码(CRC)与填充字段,填充字段长度为2048字,字长8位。

  2.1 DOC字段

  DOC由8个数据块组成,共计2293字,字长8位。具体如下:

   (a) 字段ID:
   ID块由2个字(16位)组成,逻缉0,其用来标识DOC字段的开始。

   (b) 卫星与CDAS状态数据段
   本块由126字(1008位)组成,在每条扫描线中重复相同的内容。

   (c) 常数字段
   本块由64字(512位)组成。其内容可用来对数据加套网格,每条扫描线中的内容都是相同的。

   (d) 辅帧ID块
   简单网格数据,轨道与姿态数据,MANAM表等数据合在一起时,容量较大,不能存放在同一条扫描线中发送。因此,将数据分成25组,放在扫描线中不同的地方发送。为减少传输错误,每组数据均重复发送8次。也就是说,在连续的8条扫描线中,发送的是相同的内容。这样25组,每组8条扫描线,一共需要200条扫描线才可发送完。
   在发送简单网格数据,轨道与姿态数据,运行日程表,为了区分发送计数与重复次数计数,需要设置辅帧ID块。
   辅帧ID块由4个字(32位),这4个字分2个16位的计数器(第193,194,195与196字)。第一个计数器(字 194)重复计数,其给出辅帧ID,从0累进到24,标明组ID。 第二个计数器(字196)也是一重复计数器,从1累进到7,标明每组中的线号。每个计数器的高位字节(字193与字195)为0。

   (e) 简单网格参数
   本块由2500字(25组,每组100字)组成,包括了网格信息。经度从东经45度到东经165度,纬度从南纬60到北纬60度,网格点精度为5*5度。

   (f) 轨道与高度数据块:
   本块包括卫星轨道与姿态参数,共有3200字(25组,每组128字)。

   (g)卫星运行日程数据块(MANAM )
   本块通知用户风云二号A星的运行日程安排,共有10200字(25组,每组408字)。MANAM数据块为ASCII编码,每组82字符或数字。MANAN数据块总长100条线,每条线82字。

   (h) 备用块
   备用块共1461字,用来充填其他信息。

  2.2 传感器数据

   (a) 红外数据字段
   IR数据段由2字ID码,2291字红外数据,16位CRC码,2048位填充码组成。IR数据ID为:00010001, 00010001.

   (b) 水汽数据字段
   水汽数据段与红外相同,水汽数据ID为: 00100010, 00100010

   (c) 保留字段
   保留字段全部充填为逻辑0,其格式与红外相同,保留字段ID为:01000100, 01000100.

   (d) 可见光数据段:
   每个可见光数据段均由2字ID(12位)码,9164字可见光数据,16位CRC码与2048位填充码组成。4可见光字段分别保存从4个可见光传感器不同获得的图象数据。其 ID字如下:
   可见1 011011, 011011       可见2 101101, 101101
   可见3 110110, 110110  可见4 111111, 111111
   所有传感器数据的CRC码是相同的。
   所有传感器数据字段的充填码也是相同的。充填段以2048位逻缉“0”进行填充,为数据进机提供了3毫秒缓冲时间。

 3、哑数据

  哑数据字段用逻缉“0”充填