风云三号卫星有效载荷 及数据产品介绍 风云三号卫星有效载荷 及数据产品介绍 国家卫星气象中心国家卫星气象中心 二 OO 七年三月 二 OO 七年三月 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 1 页 共 28 页 1 目 录 目 录 第一部分第一部分 风云三号风云三号 01 批批 卫星使用要求卫星使用要求 2 一 前言 2 二 概述 2 三 主要任务 3 四 对卫星探测的气象需求 3 五 主要技术指标 5 六 卫星研制进度 8 第二部分第二部分 风云三号风云三号 01 批批 产品生成系统 产品生成系统 PGS 介绍 介绍 9 一 概述 9 二 产品分类说明 13 三 系统功能 14 四 系统结构 16 五 产品生成系统信息流程 20 第三部分第三部分 附件附件 23 附件一 可见光 红外扫描辐射计主要技术指标要求 24 附件二 红外分光计主要技术指标要求 25 附件三 微波辐射计主要技术指标要求 27 附件四 中分辨率光谱成像仪主要技术指标要求 29 附件五 微波成像仪主要技术指标要求 31 附件六 紫外臭氧探测器主要技术指标要求 32 附件七 地球辐射收支探测器主要技术指标要求 35 附件八 空间环境监测器主要技术指标要求 36 附件九 风云三号第一颗星平台及探测仪器部份性能指标说明 38 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 2 页 共 28 页 2 第一部分第一部分 风云三号风云三号 01 批批 卫星使用要求卫星使用要求 一一 前言前言 风云三号卫星是实现全球 全天候 三维 定量 多光谱遥 感的我国第二代极轨气象卫星系列 以下为风云三号 01 批 试验 星 卫星的使用要求 二二 概述概述 1 1 数值天气预报的需求 数值天气预报的需求 21 世纪提高天气预报水平的关键在于提高数值天气预报的 精度 经过几十年的发展 数值天气预报的基本理论和基本框架 已经成熟 数值预报精度的提高主要依靠初始场精度的提高 而 卫星遥感探测技术的进步为大范围高精度初始场的生成提供了根 本的保障 国际上 欧洲 美国利用数值预报可以准确预报 7 10 天的天气形势 风云三号气象卫星将为我国数值天气预报水平的 提高作出重大贡献 2 2 行星尺度天气分析 行星尺度天气分析 任何局地天气系统的产生都是各种尺度天气系统相互作用的 结果 对行星尺度大气环流调整的监测必将对提高局地天气预报 的水平产生重要影响 风云三号气象卫星具有全球探测能力 它 将是监测行星尺度大气环流变化的最为重要的工具 3 3 中小尺度天气预报的需求 中小尺度天气预报的需求 大气温度和湿度的层结反映了局地大气的稳定度 大气稳定 度体现着大气的热力状态 由于大气中的动力作用和热力作用共 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 3 页 共 28 页 3 同决定了对流的发生 伴随对流的潜热释放又会促进对流的进一 步发展 因此 准确的温湿廓线对于局地天气预报至关重要 风 云三号气象卫星的大气廓线反演产品将会极大地提高地方日常天 气预报水平 特别是中小尺度天气预报的水平 4 4 台风定位与强度估算 台风定位与强度估算 常规观测手段不能很好地监测海上台风的活动 在进行台风 定位和强度估算时 红外微波成像仪将从根本上提高卫星对台风 和暴雨的监测能力 5 5 地球生态与环境分析 地球生态与环境分析 风云三号气象卫星资料中含有丰富生态环境变化信息 既可 以用于对水 火 冰 雪等灾害的监测 也可以用于对植被 土 地利用 气溶胶参量的分析 这些结果将会对农业 林业 环境 市政 交通以及政府决策部门提供有效的决策服务 三 三 主要任务主要任务 1 为天气预报 特别是为中期数值天气预报提供全球的温 湿廓线以及云 辐射等气象参数 2 监测大范围自然灾害和生态环境 3 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 4 为军事气象和航空 航海等专业气象服务提供全球及地区 的气象信息 四四 对卫星探测的气象需求对卫星探测的气象需求 大气是无国界的 卫星探测资料只有和国际接轨 才能被国 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 4 页 共 28 页 4 际社会所认可 卫星探测的主要要求如下 1 1 图像资料 图像资料 空间分辨率 0 1Km 2 4Km 边缘 定位精度 0 5Km 4Km 边缘 数据更新 6 小时 12 小时 2 2 海面温度 海面温度 空间分辨率 0 5Km 4Km 定位精度 0 1Km 3Km 测量精度 0 1 0 5 数据更新 3 小时 6 小时 3 3 大气垂直温度廓线 大气垂直温度廓线 空间水平分辨率 5Km 50Km 空间垂直分辨率 1Km 2Km 测量高度 1013 25 百帕 0 1 百帕 定位精度 1Km 5Km 测量精度 0 5 1 数据更新 3 小时 6 小时 4 4 大气湿度垂直廓线 大气湿度垂直廓线 空间水平分辨率 5Km 50Km 空间垂直分辨率 1Km 2Km 测量高度 1013 25 百帕 100 百帕 定位精度 1Km 5Km 测量精度 10 25 数据更新 3 小时 6 小时 5 5 太阳辐照 太阳辐照 测量精度 0 5 长期稳定度 0 002 年 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 5 页 共 28 页 5 6 6 长波辐射 长波辐射 测量精度 2W M 2 长期稳定度 1W M 2 五五 主要技术指标主要技术指标 1 轨道参数 1 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 a 5 公里 轨道倾角偏差 i 0 12 轨道偏心率 0 0034 标称轨道回归周期为 5 5 天 设计范围为 4 至 10 天 轨道保持偏心率 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 第一颗星按上午窗口设计 2 卫星姿态 2 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 3 太阳帆板对日定向跟踪 4 星上记时 3 太阳帆板对日定向跟踪 4 星上记时 记时方式 日计数和日毫秒计数 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 6 页 共 28 页 6 记时单位 1 毫秒 时间精度 星地总精度 小于 20 毫秒 5 探测仪器 5 探测仪器 可见光 红外扫描辐射计 详见附件一 红外分光计 详见附件二 微波辐射计 详见附件三 中分辨率光谱成像仪 详见附件四 微波成像仪 详见附件五 紫外臭氧探测器 详见附件六 地球辐射收支探测器 详见附件七 空间环境监测器 详见附件八 数据收集分发系统 另见附件 6 星上记录存储能力 6 星上记录存储能力 记录遥感探测仪器 的全球探 测资料 回放轨道入境仰角 6 时停止记录 仰角 7 时开始回 放 出境仰角 7 时停止回放 仰角 6 时开始记录 仪器 夜 间不记录 7 个可见光 近红外通道的资料 记录中分辨率成像光谱仪资料 20 分钟 对于星上工程遥测参数 含 GPS 信号 的全球资料 回放轨 道入境仰角 6 时停止记录 仰角 7 时开始回放 出境仰角 7 时停止回放 仰角 6 时开始记录 对于 02 批卫星待上的高光谱分辨率红外大气探测器 数据 速率约 1 5Mbps 和大气探测 GPS 遥感器 数据峰值速率约 60Kbps 数据平均速率约 20Kbps 这两个仪器的探测资料 全 球记录 在 01 批卫星这两个仪器空缺时 可以用增加记录中分辨 率成像光谱仪的探测资料填补 7 资料传输 7 资料传输 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 7 页 共 28 页 7 1 L 波段实时传输信道要求 AHRPT 格式标准 CCSDS 推荐的 AOS 标准 原始数据率 4 2Mbps RS 编码后 载波频率 L 波段 1698 1710MHz 调制体制 QPSK EIRP 41dBm EL 5 时 全球范围内实时发送 并具有程控功能 2 X 波段实时传输信道要求 MPT 格式标准 CCSDS 推荐的 AOS 标准 原始数据率 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 在国际合作地区和国内接收区域实时传送 并具有全球地区 可程控以及加密传输的能力 每天工作时间不小于 400 分钟 3 X 波段延时传输信道要求 DPT 格式标准 CCSDS 推荐的 AOS 标准 原始数据率 93Mbps RS 编码后 载波频率 X 波段 8025 8400MHz 调制方式 QPSK EIRP 46dBm EL 7 时 在北京 广州 乌鲁木齐三站回放区域将延时数据传送到地 面站 8 卫星测控 8 卫星测控 地面应用系统负责卫星的业务测控 9 卫星工作寿命 9 卫星工作寿命 第一颗星 三年要求 两年考核 平台及可见光 红外扫描辐 射计按三年考核 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 8 页 共 28 页 8 第二颗星 平台和全部遥感仪器均按三年工作寿命考核 具体考核内容和方法另行商定 六六 卫星研制进度卫星研制进度 FY 3A 预定于 2006 年发射 FY 3B 预定于 2009 年发射 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 9 页 共 28 页 9 第二部分第二部分 风云三号风云三号 01 批批 产品生成系统 产品生成系统 PGS 介绍 介绍 一一 概概 述述 1 设计依据 1 设计依据 风云三号气象卫星地面应用系统一期工程可行性研究报告 200501 风云三号气象卫星地面应用系统工程可行性研究报告 200403 中国气象局 关于下发 风云三号气象卫星地面应用系统任务书 的通 知 中气测发 2001 11 号 风云三号气象卫星地面应用系统初步设计任务书 风云三号气象卫星应用系统一期工程总体技术方案初步设计 2 设计原则 2 设计原则 科学设计原则 设计中贯彻科学的发展观 按照风云三号星上各有效载 荷对地观测所要实现的科学总体目标为依据 规划和设计风云三号气象 卫星能够生成的各类地球物理参数反演产品 服务性设计原则 产品设计要突出服务于 公共气象 安全气象 资源 气象 的理念 先进性设计原则 产品设计要吸收研究领域最新的成熟成果 将科技转 化生产力 系统设计原则 以工程化和规范化为依据 合理规划本系统同其他系统 间的外部接口及本系统内部各分系统 子系统的结构组成 可扩展性设计原则 具备系统面向新产品的扩展能力 产品面向新算法 的扩展能力 工程可实现性设计原则 按阶段 分批次逐步实现各个产品向整体系统 的集成 3 设计范围 3 设计范围 产品生成系统的设计范围针对风云三号 FY 3 气象卫星和同期的国外卫星 遥感仪器 如 NPP NPOESS 和 METOP 星载相关仪器 FY 3 气象卫星由 11 种 风云三号卫星有效载荷及数据产品介绍 第 10 页 共 28 页 10 有效载荷 它们是可见光红外扫描辐射计 VIRR Visible and InfraRed Radiometer 红外分光计 IRAS InfraRed Atmospheric Sounder 微波温度计 MWTS MicroWave Temperature Sounder 微波湿度计 MWHS MicroWave Humidity Sounder 微波 成像仪 MWRI Microwave Radiation Imager 中分辨率光谱成像仪 MERSI MEdium Resolution Spectral Imager 紫外臭氧垂直探测仪 SBUS Solar Backscatter Ultraviolet Sounder 紫外臭氧总量探测仪 TOU Total Ozone Unit 地球辐射探测仪 ERM Earth Radiation Measurement 太阳辐照度监测仪 SIM Solar Irradance Monitor 空间环境监