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风云三号气象卫星的介绍

2017-02-20 >>编辑:常识坊整理
1、简要介绍
“风云三号”装载的探测仪器有:10通道扫描辐射计、20通道红外分光计、20通道中分辨率成像光谱仪、臭氧垂直探测仪、臭氧总量探测仪、太阳辐照度监测仪、4通道微波温度探测辐射计、5通道微波湿度计、微波成像仪、地球辐射探测仪和空间环境监测器。
“风云三号”配置的有效载荷多,研制起点高,技术难度大,卫星总体性能将接近或达到欧洲正在研制的METOP和美国即将研制的NPP极轨气象卫星水平。“风云三号”卫星研制成功将使中国在极轨气象卫星领域更进一步缩小与美国、欧洲等发达国家的差距,接近或赶上其发展水平,增强中国参与国际合作和国际竞争的能力。

2、主要任务
卫星的主要任务是:
天气预报
特别是中期数值天气预报,提供全球的温、湿、云辐射等气象参数;
监测
监测大范围自然灾害和生态环境。
研究全球环境变化
探索全球气候变化规律,并为气候诊断和预测提供所需的地球物理参数;
为军事气象和航空,航海等专业气象服务
它可以提供全球及地区的气象信息。
新一代的极轨气象卫星“风云三号”经过8年研制,在2008年5月27日11时2分29秒于太原卫星发射中心,由长征四号运载火箭成功送入太空,标志着中国气象卫星和卫星气象事业发展进入了新的历史阶段。

3、风云3号原始影像数据
“风云三号”装载的探测仪器有:10通道扫描辐射计、20通道红外分光计、20通道中分辨率成像光谱仪、臭氧垂直探测仪、臭氧总量探测仪、太阳辐照度监测仪、4通道微波温度探测辐射计、5通道微波湿度计、微波成像仪、地球辐射探测仪和空间环境监测器。
“风云三号”配置的有效载荷多,研制起点高,技术难度大,卫星总体性能将接近或达到欧洲正在研制的METOP和美国即将研制的NPP极轨气象卫星水平。“风云三号”卫星研制成功将使中国在极轨气象卫星领域更进一步缩小与美国、欧洲等发达国家的差距,接近或赶上其发展水平,增强中国参与国际合作和国际竞争的能力。它实现了我国气象卫星从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从千米级分辨率到百米级分辨率、时间周期为每天,从国内接收到极地接收等卫星技术的“四大突破”。风云三号卫星主要用于有关大雾、冰凌、积雪覆盖、水情、火情等方面的监测服务 。

4、风云三号气象卫星的应用目的
1、为中期数值天气预报提供全球均匀分辨率的气象参数。
2、研究全球变化包括气候变化规律,为气候预测提供各种气象及地球物理参数。
3、监测大范围自然灾害和地表生态环境。
4、为各种专业活动(航空、航海等)提供全球任一地区的气象信息,为军事气象保障服务。

5、数据传输
数据传输采用3个信道。第一个是L波段实时数据(HRPT) 传输信道,1698-1710MHz,码速率为4.2Mbps(RS编码后),作除中分辨率光谱成像仪以外的所有探测数据的实时传输,全球范围内发送。第二个是X波段实时数据(MPT)传输信道,7750-7850MHz, 码速率为18.7Mbps(RS编码后),进行中分辨率光谱成像仪数据的实时传输。第三个是X波段延时数据 (DPT) 传输信道,8025~8400MHz,码速率为93Mbps(RS编码后),进行星上存储延时回放数据的传输。在数据传输中,格式标准为CCSDS推荐的AOS标准,将与美国和欧洲的下一代气象卫星的数传数据格式一致。
星上存储回放的数据分为两类,一类为全球覆盖,每天有白天和夜晚两个时次,此类资料有除中分辨率成像光谱仪外所有探测器原分辨率的资料,包含扫描辐射计10通道1.1公里分辨率原始数据。另一类数据是地球任选地区的中分辨率光谱成像仪局地资料。
风云三号气象卫星的介绍
6、技术参数
轨道参数
卫星轨道:近极地太阳同步轨道
轨道标称高度:836公里
轨道倾角:98.75°
入轨精度
半长轴偏差:|Δa|≤5公里
轨道倾角偏差:|Δi|≤0.12°
标称轨道回归周期为5.5天,设计范围为4至10天
轨道偏心率:≤0.0015
交点地方时漂移:2年小于10分钟
卫星发射窗口:降交点地方时10:00~10:20或升交点地方时13:40~14:00
第一颗星:上午窗口。
卫星姿态
姿态稳定方式:三轴稳定
三轴指向精度:≤0.3°
三轴测量精度:≤0.05°
三轴姿态稳定度:≤4×10-3°/s
卫星能源
太阳帆板对日定向跟踪
星上记时
记时方式:年日计数和日毫秒计数
记时单位:1毫秒
时间精度(星地总精度):小于20毫秒
数据记录存储
记录除中分辨率光谱成像仪外的其他遥感探测仪器全球探测资料;
记录中分辨率成像光谱仪资料20分钟。
资料传输
L波段实时传输信道(AHRPT)
格式标准:CCSDS推荐的AOS标准
原始数据率:约4.2Mbps(RS编码后)
载波频率:L波段(1698-1710MHz)
调制体制:
EIRP:41dBm(EL=5°时)
全球范围内实时发送,并具有程控功能。
X波段实时传输信道(MPT)
格式标准:CCSDS推荐的AOS标准
原始数据率:约18.7Mbps(RS编码后)
载波频率:X波段(7750-7850MHz)
调制方式:QPSK
EIRP:46dBm(EL=5°时)
程控加密传输。
X波段延时传输信道(DPT)?
格式标准:CCSDS推荐的AOS标准
原始数据率:约93Mbps(RS编码后)
载波频率:X波段(8025-8400MHz)
调制方式:QPSK
EIRP:46dBm(EL=7°时)
国内接收站网延时回放。
观测仪器技术指标
姿态保持方式
自旋稳定,自旋轴垂直轨道平面误差<0.5°
自旋速率:98±1转/分(rpm),运行中可能提高为100rpm
姿态保持精度:≤ ± 0.5°
姿态测量精度 :≤ ± 0.07°
姿态稳定度:短期:≤ 3.5 μrad/0.6秒
长期:≤ 35 μrad/30 分
自旋稳定,自旋轴垂直轨道平面误差 < 0.5°

7、特点优势
风云3号卫星的研制工作已经进行多年,大家称它为“奥运星”,只是恰逢2008年北京奥运会之前发射,它将在奥运期间,和风云二号气象卫星一起,共同为奥运会提供气象保障服务。风云3号01星的发射准备工作进行顺利,进场测试情况良好。中国气象局国家卫星气象中心负责的地面应用系统工程建设,包括资料接收、处理、产品生成和分发等,风云3号于2008年下半年发射成功。
风云三号是新一代极轨卫星,其主要特点应该从三方面来讲。
将实现对大气的三维探测
因为卫星上携带有先进的微波探测仪器和红外垂直探测仪,不光可以了解云和大气的表面特性,而且可以了解大气温度湿度的垂直结构分布,这对天气预报特别是对数值预报有十分关键的作用。
实现全球高分辨率观测
对全球气候和自然灾害监测有重要价值。风云三号卫星有很强的的星上存储能力,可以存储全球观测到的数据。同时,中国气象局已经和瑞典进行合作,在北极地区建立了数据接收业务,可以获取全球观测资料,并传输到北京。
实现了全天候和全天时工作
风云三号卫星不受白天和黑夜的限制,也不受各种天气状况的影响,可以在各种条件下工作,提供24小时的观测服务。这对遥感科技工作而言,是一个福音。
多项第一
2000年9月,国家批准风云三号卫星立项。风云三号卫星是中国自主研制并达到国际先进水平的新一代极轨气象卫星,它创造了诸多第一。
星载有效载荷数量第一:它采用新型卫星平台,装载着11台高性能的有效载荷探测仪器,在国内卫星上是首次。
单机活动部件数量第一:它的20台单机有活动部件35个,是国内卫星活动部件最多的。
气象卫星观测功能第一:它的遥感仪器观测谱段从真空紫外线、紫外线、可见光线、红外线一直到微波频段样样齐全,既有光学遥感,又有微波遥感,能实现全天候、全天时、多光谱、三维、定量探测,与欧美新一代气象卫星处于同一发展水平。
报道说,风云三号卫星发射成功后,最长3周后就可完全投入使用,它不仅为北京奥运会提供更加精细化的气象服务,还将使中国的中期数字化气象预报成为可能。

8、装载载荷
“ 风云三号”卫星质量为2298.5千克,将采用三轴稳定姿态控制方式。它是瞄准国际先进技术水平而设计的卫星,技术含量高、系统复杂、研制难度大,是国内投资最大、功能最强的对地观测卫星。风云三号卫星装载有扫描辐射计、红外分光计、微波温度计、微波湿度计、中分辨率光谱成像仪、微波成像仪、紫外臭氧总量探测仪、紫外臭氧垂直探测仪、地球辐射探测仪、太阳辐射监测仪和空间环境监测仪等11台有效载荷。

9、定义解释
气象卫星(meteorological satellite)是对大气层进行气象观测的人造卫星。具有范围大、及时迅速、连续完整的特点,并能把云图等气象信息发给地面用户。1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器, 1960年4月1日,美国首先发射了第一颗人造试验气象卫星,截止到1990年底,在30年的时间内,全世界共发射了116颗气象卫星,已经形成了一个全球性的气象卫星网,消灭了全球4/5地方的气象观测空白区,使人们能准确地获得连续的、全球范围内的大气运动规律,做出精确的气象预报,大大减少灾害性损失。据不完全统计,如果对自然灾害能有3—5天的预报,就可以减少农业方面的30%~50%的损失,仅农、牧、渔业就可年获益1.7亿美元。例如,自1982年至1983年,在中国登陆的33次台风无一漏报。1986年在广东汕头附近登陆的8607号台风,由于预报及时准确,减少损失达10多亿元。1960年4月1日,美国发射了世界上第一颗试验性气象卫星“泰罗斯”1号。这颗试验气象卫星呈18面柱体,高48厘米,直径107厘米。星上装有电视摄像机、遥控磁带记录器及照片资料传输装置。它在700千米高的近圆轨道上绕地球运转1135圈,共拍摄云图和地势照片22952张,有用率达60%。具有当时最优秀的技术性能。美国从1960年至1965年间,共发射了10颗“泰罗斯”气象卫星,其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星。1966年2月3日,美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号,它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星,轨道高度约1400千米,云图的星下点分辨率为4000米。从1966年至1969年间,共发射了9颗,获得了大量气象资料。它的发射成功开辟了世界气象卫星研制的新领域,大大减少了由于气象原因造成的各种损失。

10、发射过程
首颗发射
2008年5月27日11时02分,中国首颗新一代极轨气象卫星风云三号在太原卫星发射中心用中国自行研究的“长征四号丙”运载火箭发射升空。这颗装载10余种先进探测仪器的卫星升空后,将使中国气象观测能力得到质的飞跃。

第二颗
2010年11月5日,中国“风云三号”第二颗气象卫星成功发射。这是中国首次发射极轨气象卫星下午星,它将和“风云三号”A星组成上下午双星同时在轨运行的格局。
发射成功
2010年11月5日凌晨,“长征四号丙”运载火箭在太原卫星发射中心,把第二颗“风云三号”气象卫星送入预定轨道。这颗卫星将与第一颗“风云三号”组网运行,由原来的一天全球扫描2次变为4次,从而提高对台风、雷暴等灾害性天气的的观测能力。据悉,“长征四号丙”运载火箭和“风云三号”气象卫星均为上海航天技术研究院总研制。据了解,除了天气预报外,“风云三号”B星还有监测干旱、水灾、沙尘暴等自然灾害和生态环境、全球冰雪覆盖和臭氧分布以及区域空气质量的能力,甚至还能对全球粮食产量进行预估。
根据计划,中国将在未来10年发射14颗气象卫星。[3]

第三颗
北京时间2013年9月23日11时许,中国在太原卫星发射中心用“长征四号丙”运载火箭,将第三颗“风云三号”气象卫星成功发射升空,卫星顺利进入预定轨道。
中国第三颗“风云三号”气象卫星将与正在轨运行的两颗“风云三号”气象卫星组网运行,进一步提高中国气象观测能力和中期天气预报能力。
“风云三号”气象卫星是中国第二代极轨气象卫星,可在全球范围内实施全天候、多光谱、三维、定量探测,主要为中期数值天气预报提供气象参数,并监测大范围自然灾害和生态环境,同时为研究全球环境变化、探索全球气候变化规律以及航空、航海等提供气象信息。
中国第一颗和第二颗“风云三号”气象卫星为试验应用星,分别于2008年5月和2010年11月成功发射,仍在轨稳定运行。“风云三号”气象卫星实现三星组网后,其观测数据更新时效将由12小时缩短为6小时,从而大幅提高中国气象观测能力和中期天气预报能力。
这次第三颗“风云三号”气象卫星发射,是中国“长征”系列运载火箭第181次航天飞行。

日前,由陕西省气象局农业遥感信息中心和西安市气象局建设的风云三号卫星地面接收系统通过论证。
据悉,该接收系统具有对当前FY-3、NOAA、TERRA、NPP系列卫星多颗传感器实时接收预处理功能,并且硬件部分可以满足国产中高分辨率资源卫星数据接收需要。同时,在省气象局建设卫星数据应用中心,软件部分针对SMART在陕西省的本地化应用进行深度改造,对当前的应用分析、支撑发布平台将按照陕西省市业务需求进行整合,在天气领域利用FY3微波传感器提供多种对流天气参数、在气候领域提供长时间序列卫星数据的统计分析滤波、FY3在环境领域增加霾污染事件监测、气溶胶光学特性反演、PM10、PM2.5反演、大气质量评价等功能。
另据,通过此项目的实施将大大提升陕西省市两级卫星遥感业务服务能力,对全省遥感业务、科研提供充足的数据和工具支持,同时也标志着陕西省气象部门卫星遥感业务现代化取得重要进展。
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