我国气象卫星及应用发展与展望

截止到2008年6月底,我国已成功发射了4颗风云一号极轨气象卫星、1颗风云三号极轨气象卫星和4颗风云二号静止气象卫星.目前,风云一号D星、风云二号C和D星在轨业务运行,风云三号A星正在在轨测试中.我国的气象卫星已初步实现了业务化、系列化,率先实现了国防科工委提出的我国遥感卫星从试验应用型向业务服务型转变的目标.同时,我国也已成为世界上同时拥有极轨和静止两个系列气象卫星的3个国家或国家集团之一.世界气象组织已将风云一号系列、风云二号系列和风云三号系列卫星纳入全球业务应用气象卫星序列,使我国风云卫星成为全球综合地球观测系统的重要成员.我国气象卫星在我国国民经济建设和防灾减灾中发挥了重要作用,也为区域,乃至全球许多国家的经济发展做出了重要贡献.回顾了我国气象卫星及地面应用系统的发展历程,简要总结了我国气象卫星应用所取得的重要成绩,同时对未来我国气象卫星的发展趋势和发展目标等进行了展望.     

利用风云二号卫星信号进行电离层闪烁监测的方法

利用风云二号卫星业务遥测信号进行电离层闪烁监测,根据其信号特点研究开发了监测仪。该监测仪用于实时监测分析风云二号卫星信号因电离层不规则结构引起的幅度闪烁和相位闪烁。风云二号业务遥测信号是一个1.7 GHz的调相信号,其发射振幅稳定,负载的信号精确可知,在中国及周边地区可以被用来进行电离层闪烁监测研究。由于风云二号是静止卫星,其监测结果将不存在卫星运动所附带的变化,容易将时间和空间变化分离开,因而比GPS闪烁监测更具优越性。该仪器将基于目前遍布全国的风云卫星展宽云图接收设备,在使用风云卫星展宽云图接收机天线、高频及第一中频通道的情况下进行设计,因此有利于未来的在全国范围内进行推广和组网监测。另外,风云二号已经实现双星、组网观测,其提供的两个不同方向的同频信号源将大大提高监测仪的应用价值。该仪器与GPS双频闪烁监测配合,还将能获得电离层闪烁特性的谱特征。     

新书架

风云二号卫星业务产品与卫星数据格式实用手册许健民等主编该书主要介绍了风云二号卫星业务产品的名称、定义、生成原理和应用,对国家卫星气象中心业务系统每天实时莸取的国内外十余颗气象和环境卫星数据格式作了详细说明。本书可供卫星气象和卫星遥感应用的科研、教学和服务等相关行业人员参考。16开定价:86.00元     

低轨互联卫星发展历程及气象领域合作模式展望

低轨互联卫星系统被认为是当今最新、最有前途的卫星移动通信系统,能在一定程度上满足全球范围内气象数据和产品传输、气象移动通信和天基气象载荷探测的业务需求,有效支撑全球气象监测、全球预报和全球服务的实施,有广阔的应用前景。通过研究国内外低轨互联卫星星座发展历程,对低轨互联星座产业链、存在风险、气象应用需求进行了分析,提出了通过商业合作方式在气象领域加快应用推广的建议。     

世界和我国气象卫星数据共享服务现状与展望

正自1960年世界上第一颗气象卫星升空以来,气象卫星应用不断深化,美国、欧洲、日本、俄罗斯、印度等先后建立了各具特色的气象卫星应用服务体系,大大推进了卫星资料在气象及相关领域的应用。我国气象卫星和卫星气象事业经过40多年的发展,已逐步形成以风云极轨和静止两个系列气象卫星为主的气象卫星观测业务体系,为国家减灾防灾和应对气候变化提供了有力支撑。通过风云一号、风云二号和风云三号卫星地面应用系统的建     

省气象局新建业务宽带备份系统的配置要点

以双向转发检测和网络质量分析技术,研究网络流量分流、链路冗余备份的问题.在主备网络的切换过程中,针对在发生故障以后,如何使得收敛时间达到毫秒级和线路自动切换的重点问题,提出解决方法.根据解决的方法给出省市气象宽带主备网络的组网配置,提出配置要点.最终实现气象业务不中断的效果.使得广东省气象宽带业务通信更加快速、可靠、安...     

风云四号气象卫星成像特性及其应用前景

风云四号是中国新一代静止轨道气象系列卫星,该系列卫星的设计目的是满足中国气象局2020年前后的业务应用和服务需求。风云四号系列的首发星为科研试验星,代号FY-4A,已于2016年12月14日在西昌卫星发射中心成功发射,从FY-4B开始,风云四号系列卫星将提供业务服务。成像仪是风云四号系列卫星的核心载荷之一,其成像性能比目前使用的风云二号系列卫星在时间空间分辨率、光谱通道等方面有显著提升。本文将就该仪器的工作特点、观测模式设置、光谱通道的选取和特点进行介绍,由于FY-4A卫星正在进行为期一年的在轨测试,本文还将展示在轨测试图像。     

风云二号卫星地球观域修正算法

风云二号静止气象卫星在获取图像时, 必须使扫描辐射计的观域对准地球。卫星在轨道上受到各种摄动力的作用, 使轨道和姿态改变, 扫描辐射计的地球观域随之发生变化。卫星扫描辐射计对地球观域的偏差会影响图像定位的精度, 因此对准观域的工作是日常业务工作的一部分, 不仅在卫星定点之初启动观测时, 而且在业务运行的过程中, 都需要通过地面遥控指令进行修正。该文提出了一种风云二号静止气象卫星扫描辐射计地球观域修正量和调整方向的算法, 以替代人工目测卫星原始云图进行的卫星观域调整控制决策。这种算法的实施可以提高风云二号气象卫星云图获取作业的可靠性。     

极轨卫星天线跟踪伺服系统故障分析与排除

分析广州气象卫星地面站极轨卫星跟踪天线在跟踪卫星过程中多次出现随机退出跟踪,从而引起收图中断,影响收图质量问题,对极轨卫星跟踪天线伺服系统的故障原因进行了分析和排查。通过逐一排查伺服系统涉及到的各个环节,最终找出了使天线跟踪中途退出的直接原因：GPS时间源并行时间码驱动电路性能变差,引起天线中途退出。     

省级气象宽带网可靠性设计

气象业务的发展和社会需求的增长,对广域宽带网络系统提出更高要求,不但要求传输的数据量大,时效性强,而且要求其可靠性高。目前各省级气象局的宽带网可靠性设计,大都采用降级备份,无法做到双链路自动切换、无缝备份,难以满足气象业务7×24 h从不间断的实际需求,网络可靠性有待进一步提高。该文提出一种基于双向转发检测 (BFD) 和策略路由技术的网络可靠性设计方案,应用该方案不仅使网络结构和带宽有大幅提升,还能实现业务分流、链路冗余和故障自动切换,提高气象宽带网的可靠性水平。该方案经严格测试后,已依托广东省气象宽带网得以实现并投入业务运行,效果良好。同时,该设计对其他省级气象网络建设有一定参考价值。     

风云气象卫星数据处理算法的若干创新

This study introduces some innovations in the data processing algorithm for Chinese FY meteorological satellites. Issues about satellite image navigation, radiation calibration, and data assimilation are discussed.
A time series of the earth＇s disk center-line count provides information on the orientation of the satellite spin axis. With this information, the altitude parameters of the satellite and then the earth disk location in the south-north direction may be solved. In each spin cycle, the satellite views the sun and the earth. Given the satellite position and altitude, the angle （β） subtended at the satellite by the sun and the earth can be calculated and predicted. Thus, the earth＇s disk location in the east-west direction is fixed. Based on this principle, we derived an automatic image navigation algorithm for FY2 geosynchronous meteorological satellites with an accuracy approaching pixel level.
The FY2 meteorological satellite traveling in a geostationary orbit suffers a large amount of radiation from the sun. The radiation varies on both diurnal and annual scales, which causes radiation responses in the thermal infrared （IR） bands wherein the wavelengths greater than 3.5 μm vibrate periodically on scales of hours to years. These vibrations must be precisely calibrated. First, based on the accurate estimation of the radiant contribution from the front-optics, the variation characteristics of the calibration parameters are obtained on a temporal scale of hours from the space-borne inner-blackbody （IBB） measurement results. Second, the in-orbit measured radiation of the lunar surface is referenced and utilized to correct the sys- tematic bias of the IBB calibration from daily to annual scales. By using such algorithms, we achieved a calibration accuracy of the FY2 satellite＇s IR imagery of less than 1 K.
The on-orbit satellite instrument parameters play an important role in data quality; however, they may be mis-measured due to limitations in the measurement conditions or may be     

我国风云极轨气象卫星及应用进展

我国风云极轨气象卫星数据,目前已经被应用在天气预报、气候预测、自然灾害、环境监测、科学研究等多个重要领域,为我国国民经济建设、国防建设、防灾减灾和全球许多国家的经济发展做出了重要贡献。本文介绍了我国风云极轨气象卫星的发展历程,重点阐述了目前风云极轨气象卫星在卫星数据预处理、定量产品反演、卫星资料同化等方面的应用研究进展,并展示了第二代风云极轨气象卫星在全球业务观测、大气三维探测、海洋环境监测、数值预报应用等相关典型应用。在国家创新战略发展框架下,根据“国家级气象现代化总体方案”确定的2020年气象卫星及应用发展目标,第二代极轨气象卫星风云三号03批卫星系统工程必将进一步发挥重大支撑作用。     

风云四号静止气象卫星测距站坐标测量点的确定及修正

风云四号(FY-4)静止气象卫星是通过测量多个地面站到卫星的距离实现对卫星的轨道确定和预报,所以测距站站址坐标是影响定轨精度的主要因素之一。星地间距离通常是指地面天线相位中心到卫星天线相位中心之间的距离,但是FY-4测距站天线的相位中心无法用作测距距离起始参考点和站址坐标测量点。本文针对FY-4测距站简易半转台天线的特殊结构,结合卡塞格伦天线的工作原理,确定出测距距离起始参考点及站址坐标测量点,并给出这两者之间距离的修正算法。最后根据FY-4卫星太空分布位置及各个测距站跟踪状况分析了修正结果,并对在工程中实施方法提出了建议。     

风云三号气象卫星星地数据传输X频段链路干扰协调门限研究

风云三号系列气象卫星使用8025～8400 MHz频段将卫星探测数据传输给地面，该频段还有其它系统在使用，极易干扰风云三号气象卫星星地通讯，影响数据传输。目前，在该频段开展的兼容性分析研究工作中，所采取的系统关键特性参数和干扰保护限值大多数是直接引用国际电联相关建议书，没有对被干扰系统做干扰门限的精细计算，导致协调评估结果不准确，这也给该段频谱的协调使用和精细化管理等工作留下了很多潜在隐患。研究了卫星系统集总和单入干扰门限的计算方法，并根据风云三号卫星数据传输链路实际特性参数，分别得出其长期和短期集总干扰门限，并进一步研究得到来自空间长期和短期单入干扰协调门限，以及来自地面的长期和短期单入干扰协调门限，这些门限直接应用于风云三号气象卫星的频谱兼容性研究和频率协调，提高协调效率和协调精度。     

Latest Progress of the Chinese Meteorological Satellite Program and Core Data Processing Technologies

In this paper,the latest progress,major achievements and future plans of Chinese meteorological satellites and the core data processing techniques are discussed.First,the latest three FengYun(FY)meteorological satellites(FY-2H,FY-3D,and FY-4A)and their primary objectives are introduced Second,the core image navigation techniques and accuracies of the FY meteorological satellites are elaborated,including the latest geostationary(FY-2/4)and polar-orbit(FY-3)satellites.Third,the radiometric calibration techniques and accuracies of reflective solar bands,thermal infrared bands,and passive microwave bands for FY meteorological satellites are discussed.It also illustrates the latest progress of real-time calibration with the onboard calibration system and validation with different methods,including the vicarious China radiance calibration site calibration,pseudo invariant calibration site calibration,deep convective clouds calibration,and lunar calibration.Fourth,recent progress of meteorological satellite data assimilation applications and quantitative science produce are summarized at length.The main progress is in meteorological satellite data assimilation by using microwave and hyper-spectral infrared sensors in global and regional numerical weather prediction models.Lastly,the latest progress in radiative transfer,absorption and scattering calculations for satellite remote sensing is summarized,and some important research using a new radiative transfer model are illustrated.     

基于DKPCA的气象卫星遥测故障检测方法

针对气象卫星遥测数据在阈值范围内变化发生异常,简单的阈值法无法检测出来的问题,本文提出基于动态核主元分析法(DKPCA)对气象卫星遥测数据进行故障检测。首先采集卫星正常运行的遥测数据,建立DKPCA模型求得统计量的控制限,然后对当前的遥测数据进行检测,判断是否有故障发生。该方法通过初始数据的动态化表示解决了观测值间存在序列相关性的问题,引入的核主元分析法能够将复杂的遥测数据的非线性问题转化为线性问题。通过在轨运行的气象卫星FY3C的实际数据进行效果验证,结果表明利用正常状况下的观测数据,可以实时检测卫星遥测数据出现的异常,有效避免故障漏报。     

风云气象卫星数据存档与服务系统

国家卫星气象中心依托风云卫星工程,对多批次工程建设采取统一设计、滚动开发、分批扩展的方法,建成气象卫星数据存档与服务系统。系统架构于多个高性能计算机集群,应用可配置的动态加载容器和多机作业负载均衡并发处理技术将集群构建为高扩展性、高可用、高效率的业务系统。对Internet的全集数据共享技术、分布式时空一体化数据库存储技术、基于WebGIS的全球卫星影像发布技术、可视化处理与显示技术、三维地球影像发布技术、多源数据融合处理技术等多项关键技术进行研究与应用,为用户提供多种数据共享服务方式,提高了数据下载效率。目前,国家卫星气象中心已存档国内外21颗气象卫星801类共1150 TB数据,为24258个注册用户提供各类数据共享服务,该系统亦可通过配置扩展,适应未来国家卫星气象中心数据存档与服务的需求。     

中国气象卫星和卫星气象研究的回顾和发展

气象卫星和卫星气象是大气科学中发展最迅速、成就最显著的一项大气探测技术和新兴的分支学科。目前 ,气象卫星已经成为地球大气探测系统中的主要成员 ,而卫星气象学则正在覆盖地球系统科学中的主要方面。文中从 3个方面综述自 2 0世纪 70年代以来的 30多年时间内 ,中国在这一领域内取得的主要成就 :(1)中国气象卫星的发展历史和现状 ,重点介绍了中国的极轨和地球静止气象卫星的发射、运行状况和主要技术指标及发展史。 (2 )气象卫星遥感原理和方法等方面的主要成果 ,重点评述了大气温湿廓线遥感反演、云特性反演、气溶胶特性反演、降水反演和云迹风生成等 5个方面的主要成果。 (3)气象卫星资料应用研究成果 ,主要包括气象卫星资料在天气分析和预报中的应用、在数值预报中的应用和在气候监测和短期气候预测中的应用。此外还包括同化和气候监测与预测研究的最新成果。     

气象卫星可见光红外光学成像仪发展沿革

该文回顾了环境气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器50多年的发展历程,从不同时期在轨运行的近百台 (套) 仪器中选择了12种作为代表,结合仪器功能性能技术指标和应用需求梳理分析了其历史发展脉络和主流业务发展趋势,并初步探讨了创新发展方向。50多年的发展可以分为3个阶段:早期探索20年, 美国第1代探索性仪器,开创了气象卫星对地观测的先河;初步应用20年, 基本形成初步应用格局,欧洲、中国等开始发展自己的环境气象卫星光学成像遥感仪器;稳定应用和进步发展10多年。新一代极轨卫星可见光红外光学成像遥感仪器,其典型特征是光谱波段20个以上,谱段带宽窄,光谱范围全面覆盖0.4~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为200~1000 m,其改进型仪器代表了未来极轨气象卫星主流业务发展趋势。静止气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器未来主流业务发展方向的典型特点是光谱波段15个以上,谱段带宽较窄,光谱范围全面覆盖0.4 ~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为500~2000 m,圆盘图成像速度可达到分钟级,区域扫描速度更快。