风云卫星数据和产品应用手册.docx

1、风云卫星数据和产品应用手册风云卫星数据和产品应用手册运用手册第1章 概述1.1 FY-3A卫星概略风云三号A气候卫星简称FY-3A是我国的第二代太阳同步极轨气候卫星。风云三号气候卫星将完成全球、全天候、多光谱、三维、定量对地观测。风云三号星发射总质量为2450kg，发射尺寸：4.38m2m2m，卫星临时功耗1130W。卫星本体由效劳舱、推进舱与有效载荷舱组成。效劳舱采用中心承力筒和隔板结构，主要装置电源、测控、数管及姿轨控分系统的部件和设备、推进舱采用中心承筒和隔板结构，主要装置推进系统设备以及蓄电池组和放电调理器。有效载荷舱隔板和构架结构，主要装置探测仪器的探测头部，舱内主要装置探测仪器的电

2、子设备等。风云三号A卫星有十一台遥感探测仪器。遥感数据经过两个实时传输信道HRPT和MPT和一个延时传输信道DPT停止传输。风云三号A卫星设计寿命为3年。1.2 主要技术目的1.2.1 卫星轨道轨道类型：近极地太阳同步轨道轨道标称高度：831公里轨道倾角：98.81入轨精度：半长轴偏向： |a|5公里 轨道倾角偏向：|i|0.1 轨道公允率 0.003标称轨道回归周期为5.79天轨道坚持公允率：0.00013交点中央时漂移：2年小于15分钟卫星发射窗口：降交点中央时10:05 1.2.2 卫星姿态姿态动摇方式：三轴动摇三轴指向精度：0.3三轴测量精度：0.05三轴姿态动摇度：410-3 /s1

3、.2.3 太阳帆板对日定向跟踪1.2.4 星上记时记时方式：J2000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1.2.5 遥感探测仪器功用目的 1.2.5.1 可见光红外扫描辐射计(VIRR)(1)通道数、各通道波段范围、灵敏度见表1-1。(2)空间分辨率：星下点分辨率1.1Km(3)扫描范围：55.4(4)扫描器转速：6线/秒(5)每条扫描线采样点数：2048(6)MTF0.3(7)通道配准：飞行方向/扫描方向星下点配准精度0.5个像元(8)扫描颤抖：0.8个IFOV(9)通道信号衰减：15%/2年(10)量化等级：10比特(11)定标精度：可见光和近红外通道：

4、CH1、2、7、8、9 7%(反射率)CH6、10 10%(反射率)红外通道：1k(270k)。表1-1 可见光红外扫描辐射计光谱功用通道波段范围(m)噪声等效反射率(%)噪声等效温差(300k)静态范围(或k)10.58-0.680.1%0-100%20.84-0.890.1%0-100%33.55-3.930.4k180-350k410.3-11.30.2k180-330k511.5-12.50.2k 180-330k61.55-1.640.15%0-90%70.43-0.480.05%0-50%80.48-0.530.05%0-50%90.53-0.580.05%0-50%101.325

5、-1.3950.19%0-90%1.2.5.2 红外分光计IRAS(1)仪器通道光谱参数 (2)仪器通道灵敏度 (3)定标精度 (4)探测像元空中分辨率 (5)通道间配准 (6)仪器通道静态范围(7)黑体温度(8)辐射校准周期、量化等级等功用目的(9)其他遥测特征参数(10)仪器功用参数动摇性剖析(11)产品例如表1-2 红外分光计功用仪 器 性 能要 求对地扫描张角49.5每条线扫描点数56空中视场17km(836km高度，星下点)步进和测量时间100ms行扫描时间和回扫时间6.4s辐射校准暖黑体温度290K冷空间温度3K红外定标精度1K(270K)可见光定标精度5%反射率(CH21-CH2

6、4 7%，争取6%) (CH25-CH26 10%，争取9%)通道间配准精度5%像元辐射校准周期256s量化等级13比特表1-3 红外分光计光谱通道特征通道序号中心波数(cm-1)中心波长(m)半功率带宽(cm-1)主要吸收气体成份最高温度(K)NEN(mW/m2.sr -1)贡献最大层(hPa)123456766968069070371673374914.9514.7114.4914.2213.9713.6413.353101216161616CO2CO2CO2CO2CO2CO2/H2OCO2/H2O2802652502602752903004.000.800.600.350.320.360

7、.303060100400600800900880212.4730大气窗区3300.20地表990011.1135大气窗区3300.15地表1010309.7125O32800.20251113457.4350H2O3300.238001213136515337.336.524055H2OH2O2852750.300.307005001415161721882210223522454.574.524.474.4523232323N2ON2OCO2/N2OCO2/N2O3102902802660.010.010.010.0110009507004001823884.1925CO23200.01大

8、气1920251526603.983.7635100大气窗区大气窗区3403400.010.002地表地表21145000.691000大气窗区100%A0.10%A云22112990.885385大气窗区100%A0.10%A地表23106380.94550H2O100%A0.10%A地表24106380.94200H2O100%A0.10%A地表2580651.24650H2O100%A0.10%A地表2660981.64450H2O100%A0.10%A地表1.2.5.3 微波温度计MWTS1仪器通道中心频率 2仪器通道频率宽度 3仪器通道主波率效率4通道间配准精度 5通道频率动摇度6通

9、道灵敏度7静态范围 8冷空计数值9黑体PRT温度变化剖析10定标精度 11与国外同类产品的相互比拟微波温度计仪器参数和通道参数主要技术目的详细见表1-4和表1-5。表1-4 仪器参数参 数指 标对地扫描张角48.3对地观测15个点/每条扫描线扫描步进角6.9水平分辨率*5075公里(836km高度，星下点)星上校正黑体2个(暖黑体、外层冷空间)通道间配准精度波束指向误差0.1(* 波束宽度的公差为其标称值的10%。) 考核目的：小于0.2每条扫描线扫描时间16秒频率动摇度优于10-4量化等级13比特表1-5 光谱通道技术目的通道序号中心频率(GHz)主要吸收气体带宽(MHz)NET(k)天线波

10、束效率(%)静态范围(K)定标精度不含NET(K)150.30窗区18010%0.55903-3401.2253.5960.115O2217010%0.4903-3401.2354.94O240010%0.4903-3401.2457.290O233010%0.4903-3401.21.2.5.4 微波湿度计MWHS1对地扫描张角2扫描带宽度3对地观测4通道间配准精度5扫描周期6量化等级7定标精度8灵敏度9静态范围10星下点像元水平尺度11通道频率特性12黑体温度平均性13天线扫描时序14定标观测数据特性15在轨频率搅扰16产品运用例如微波湿度计仪器参数和通道参数主要技术目的详细见表1-6和表

11、1-7。表1-6 仪器参数参 数指 标对地扫描张角53.35扫描带宽度约2700公里对地观测98个点/每条扫描线水平分辨率*约15公里(836km高度，星下点)星上校正黑体2个(暖黑体、外层冷空间)通道间配准精度波束指向误差0.1扫描周期2.667秒量化等级14比特仪器定标精度1.5K(不含NET)表1-7 光谱通道技术目的通道序号中心频率(GHz)主要吸收气体单边带宽(MHz)NET(k)频率动摇度(MHz)天线波束效率接纳机任务方式静态范围(K)1150(V)窗区100010%1.15093% 双边带3-3402150(H)窗区100010%1.15093% 双边带3-3403183.31

12、1H2O50010%1.23095%双边带3-3404183.313H2O100010%1.13095%双边带3-3405183.317H2O200010%1.23095%双边带3-3401.2.5.5 中分辨率光谱成像仪MERSI1光谱通道选择和功用要求见表1-82量化等级：12比特3扫描范围：55.10.05度 4扫描器转速：40转/分5扫描颤抖：小于1 IFOV1公里 6每条扫描线采样点数：2048(1000米)，8192(250米)7波长定位精度：优于光谱带宽的10%8通道间像元配准：0.3个像元9饱和恢复：6个像元(1000米)24个像元(250米)10MTF：0.27(1000米)

13、0.25(250米)11停止星上可见光、红外定标(可见光定标为实验)12定标精度：可见光和近红外通道： CH1-4，6-14：7%(反射率) CH15-20：10%(反射率) 红外通道：1k(270k)13同一通道,不同像元照应的不平均性：5-7%(经过遥控注数修正后的结果)表1-8 中分辨率光谱成像仪通道功用要求通道序号中心波长(微米)光谱带宽(微米)空间分辨率(米)噪声等效反射率(%)、温差(300K)静态范围(最大反射率、最大温度K)10.4700.052500.45100%20.5500.052500.4100%30.6500.052500.4100%40.8650.052500.45

14、100%511.252.52500.54 K330k60.4120.0210000.180%70.4430.0210000.180%80.4900.0210000.0580%90.5200.0210000.0580%100.5650.0210000.0580%110.6500.0210000.0580%120.6850.0210000.0580%130.7650.0210000.0580%140.8650.0210000.0580%150.9050.0210000.1090%160.9400.0210000.1090%170.9800.0210000.1090%181.0300.0210000

15、.1090%191.6400.0510000.0890%202.1300.0510000.0790%1.2.5.6 微波成像仪MWRI微波成像仪通道特性列于表1-9。表1-9 微波成像仪通道特性频率(GHz)10.6518.723.836.589极化V.HV.HV.HV.HV.H带宽(MHz)18020040090022300灵敏度(k)0.61.01.0 1.0 2.0定标精度(k)1.22.02.02.02.8静态范围(k)3340采样点数240量化等级12比特主波束效率90%空中分辨率(kmkm)5185305027451830915通道间配准波束指向误差0.1扫描方式圆锥扫描幅宽(Km

16、)1400天线视角()450.1扫描周期(s)1.70.1扫描周期误差(ms)0.34ms(相邻扫描线)、1ms(延续30分钟内)1.2.5.7 紫外臭氧垂直探测仪SBUS1.通道光谱参数 2.通道信噪比3.仪器线性度4.慢反射板双向反射特性5.定标精度 6.静态范围7.产品例如8.功用测试：包括经过命令注入的方式控制观测形式的运转以及改动观测形式的运转参数。光谱波段及扫描方式如下所述:(1)大气形式在250340nm间选定12个通道探测大气臭氧的垂直散布，其光谱特性见表1-10。表1-10 大气形式的仪器光谱特性通道中心波长(nm)带宽(nm)1252.000.051+0.2，-02273.

17、620.051+0.2，-03283.100.051+0.2，-04287.700.051+0.2，-05292.290.051+0.2，-06297.590.051+0.2，-07301.970.051+0.2，-08305.870.051+0.2，-09312.570.051+0.2，-010317.560.051+0.2，-011331.260.051+0.2，-012339.890.051+0.2，-0云盖光度计379.001.003+0.3(2)太阳形式在光谱波段160400nm停止延续扫描，步长为0.07nm，观测太阳光谱辐照度。波长重复性：0.02nm波长精度：0.03nm(臭氧

18、特征线) 0.05nm(延续光谱)静态范围：106(从最小量化信号到最少量化信号，量化等级16bit/档)灵敏度：亮度：610-4w/cm2srnm(=252nm)时，S/N30 (第一颗星)S/N5照度：0.5W/cm3(=160nm)时，S/N2杂散光：4.5X10-6量级辐亮、辐照度相对定标精度:3%(160250nm) 2%(250400nm)漫反射板定标精度：3%星下点分辨率：约200Km波长监测：星上用253.7nmHg线停止波长监测，在该谱线上的监测点数目视仪器的光谱照应外形确定，如为三角形，可取五点。星上应监测仪器的增益和漫反射板反射率的变化，并经过遥测发送到空中。1.2.5.

19、8 紫外臭氧总量探测仪TOU(1)光谱波段：臭氧总量探测仪为一个六通道分光光度计，其通道的光谱特性见表1-1。表1-11 仪器的光谱特性通道中心波长(nm)带宽(nm)1308.680.151+0.3，-02312.590.151+0.3，-03317.610.151+0.3，-04322.400.151+0.3，-05331.310.151+0.3，-06360.110.251+0.3，-0(2)静态范围：104，详见表1-12表1-12 静态范围通道中心波长(nm)探测最小亮度W/cm2.nm.sr探测最大亮度W/cm2.nm.sr308.680.0099.878 312.590.0091

20、3.684317.610.02717.424322.400.03618.26 331.310.10830.525360.110.20734.683(3)灵敏度：0.004w/cm2srnm(S/N=1)(4)扫描范围：垂直于卫星轨道的平面内作空间扫描，在天底方向两侧各取样15个点，天底一个点，共31个取样点。(5)行扫描时间：8.16秒(6)相对定标精度：辐亮、辐照度2%；光谱0.03nm(7)漫反射板定标精度：3%(8)量化等级：12比特(缩小器分3档)(9)杂散光：10-3(10)星下点分辨率： 优于55km (11)星上应作波长监测和漫反射板反射率监测，并经过遥测发送到空中。1.2.5.

21、9 太阳辐射监测仪SIM(1)辐照度测量范围：1001400W/m2(2)光谱范围：0.250m(3)测量灵敏度：0.2Wm-2(4)定标精度：0.5%(5)2年临时动摇度：0.02%(6)量化等级：16比特1.2.5.10 地球辐射探测仪ERMERM在轨测试的主要项目及技术目的如下：(1)辐亮度范围 短波通道：0-370Wm-2Sr-1，全波通道：0-500 Wm-2Sr-1。(2)定标精度 短波通道：1%；全波通道：0.8% (3)灵敏度 短波通道：0.4 Wm-2Sr-1；全波通道：0.4 Wm-2Sr-1。(4) 2年的临时动摇度小于1 %。(5)产品例如 选择ERM扫描视场、GERB

22、的Level2大气顶辐射通量在同一区域、时间相近产品显示，比拟，剖析产品偏向。(6)仪器指向误差1.2.5.11 空间环境监测仪SEM空间重离子成分和高能质子能谱。(1)高能质子能道表1-13 高能质子能谱探测主要目的通道质子能谱能量范围1P13.05.0 MeV2P25.010 MeV3P31026 MeV4P42640 MeV5P540100 MeV6P6100300 MeV(2)重离子能道表1-14 重离子探测主要目的通道探测重离子能量范围1He12110 MeV2Li, Be, B24220 MeV3C, N, O, F, Ne, Na60570 MeV4Mg, Al, Si, P,

23、S, Cl0.21.2 GeV5Ar, K, Ca, Sc, Ti0.32.0 GeV6Fe0.52.0 GeV第2章 术语和缩略语本文档中常用的缩略语如下表所示。其中，产品的缩略语将用于相关软件成分的命名与标识。表 2-1 缩略语表风云三号运用系统工程技术系统称号中文英文缩写数据接纳系统Data Aqurization SystemDAS运转控制系统Operation & Control SystemOCS数据预处置系统Data PreProcessing SystemDP2S产品生成系统Products Generation SystemPGS监测剖析效劳系统Analysis & Serv

24、ice SystemASS产质量量检验系统Quality Control SystemQCS计算机及网络系统Computer & Network SystemCNS数据存档与检索效劳系统Archival & Retrieval Service SystemARS2运用示范系统Users Demonstration SystemUDS仿真与技术支持系统Simulation & Technique Support SystemSTS2有效载荷飞机实验系统PayLoad Airplane SystemPAS表 2-2 缩略语表风云三号遥感仪器称号中文英文缩写扫描辐射计Visible and InfraRed RadiometerVIRR红外分光计InfraRed Atmospheric SounderIRAS中分辨率光谱成像仪Medium Resolution Spectral ImagerMERSI微波温度计MicroWave Temperature SounderMWTS微波湿度计MicroWave Humidity SounderMWHS微波成像仪MicroWave Radiation ImagerMWRI地球辐射探测仪Earth Radiation MeasurementERM太阳辐射监测仪Solar Irradiation Monitor