国家卫星海洋应用中心地面应用系统



来源:   时间:2014/10/20

海洋一号卫星地面应用系统是卫星工程五大系统(卫星、运载、发射、测控与地面应用系统)之一。它由七个分系统组成:即接收预处理分系统、资料处理分系统、产品存档与分发分系统、辐射校正与真实性检验分系统、通信分系统、运控分系统以及应用示范分系统。卫星的效益主要通过地面应用系统来体现。
 
1、   系统的基本任务
接收、存储HY-1A卫星过境时实时发送的10波段海洋水色扫描仪资料和境外探测回放资料及4波段CCD成像仪资料。
  按预定时间完成卫星轨道预报,星地时间对比,卫星资料预处理以及海洋水色、水温的图像图形产品和定量产品的处理任务。
  负责资料存档与分发,具有方便检索和快速显示功能,构成操作性较强的数据库和管理系统,并开展资料及产品服务。
利用HY-1A卫星数据结合其它遥感数据,建立应用示范系统。
  对星上海洋水色扫描仪的可见光、红外通道进行辐射校正,对遥感反演结果进行真实性检验。
  实现两个地面接收站、西安卫星测控中心之间通信联系,并建立全系统运行的网络管理系统。
  负责系统的探测计划制定、时间统一、作业运行和指挥调度,统计分析系统运行的质量状况,遇有异常或突发事件,及时组织排障,保持全系统正常运行。
  兼容接收气象卫星和国外海洋卫星数据。
 
2、   系统组成与功能
HY-1A卫星地面应用系统由接收预处理、资料处理、产品存档与分发、辐射校正与真实性检验、通信、运行控制和应用示范等七个分系统组成,系统框图如下:
1)接收预处理分系统
接收预处理分系统由北京站和三亚站和预处理子系统构成。北京站和三亚站承担HY-1A卫星两个遥感器下传的实时数据和延时数据的接收;预处理子系统负责两地面站接收数据的预处理,生成01级产品。同时接收分系统还兼容L波段NOAA系列卫星、FY-1系列卫星下传数据的接收和预处理工作以及EOS卫星资料的接收任务。三亚站接收的数据,通过通信分系统传到北京站预处理子系统处理。
   北京接收站
  从美国SeaSpace公司引进,X频段接收系统可接收HY-1A卫星和EOS-MODIS数据,并具备接收其它海洋卫星的能力。天线直径4.5米,外加直径为5.5米的天线罩,采用A—E加第三轴倾斜天线装架,具有自跟踪性能的双频段馈源,为了降低电缆衰减,下变频器安装在天线罩内的天线支架上,输出为720MHz,天线控制和伺服系统由计算机控制,接收机采用可适用1-160Mbps码速率,并可适用于BPSK,QPSK,UQPSK,SQPSK,AQPSK等多种调制方式,时间通过GPS控制,数据接收处理软件在SUN工作站上运行,并配备DLT磁带机和UPS。 L波段接收系统用于NOAA系列HRPT和FY-1系列CHRPT接收。天线直径1.5米,A-E装架,天线罩直径为1.8米,采用程序跟踪,可接收处理极轨气象卫星资料。
三亚地面站
  三亚地面站位于我国海南省三亚市的海坡渡假区内,接收系统设备由国内研制,用于我国HY-1A卫星及其后继星X频段传输的遥感数据跟踪接收、解调、数据记录、实时显示。同时兼容接收EOS卫星、L频段的美国NOAA系列卫星和我国FY-1卫星的数据。系统包括天线跟踪、信号接收解调、数据记录、快视、站管理、标校测试分系统和时频设备等。天线跟踪分系统由5.2米标准抛物面天线、L/S/X频段馈源、X-Y装架、天线伺服控制设备和天线轴角编码设备等组成。信号接收解调分系统主要任务是完成对卫星遥感信号的接收和解调。射频前端信号中频分别为720MHz和70MHz,并分别由高、低速解调器进行数据解调;快视分系统可对HY-1A、NOAA、FY-1、EOS等格式化同步,数据记录速率在0.1~160Mb/s之间,整个系统在WINDOWS平台上工作,根据卫星轨道参数任务自动管理。
预处理子系统
  预处理系统的任务是对北京站和三亚站接收的原始数据进行分路、格式转换、轨道拼接(去重叠)、质量检验、几何定位、定标处理,生成0级、1级产品、浏览快视图,自动生成系统运行报告,自动运行管理。预处理子系统由工作站、微机平台构成。
2)资料处理分系统
  资料处理分系统的任务是按预定计划完成HY-1A卫星由一级产品生成二级、三级产品及各种图形、图像产品和定量产品的处理任务。系统具有自动处理和制作包括归一化离水辐射率、色素浓度(叶绿素浓度)、悬浮泥沙含量、海温、海水漫散射衰减特性和大气要素等COCTS二级产品及其日统计、旬统计、月统计和年统计等3级产品以及植被指数和悬浮泥沙等CCD成像仪的二级产品,并能自动生成各级产品的浏览快视图,自动生成系统报告,供系统管理和查询使用。
资料处理分系统由高性能的HP N4000服务器和多台HP B2000工作站组成,2台服务器构成了双机热备份的Cluster系统,以保障系统的高可靠需求;存储系统由高性能的EMC FC4500磁盘阵列和带机械手的STK 700磁带库组成,可以在线和近线存储7个TB的数据资料产品;处理中心的局域网网络由千兆光纤组成的主干网和百兆桌面的二级交换组成,网络主交换机为带千兆光纤端口的CISCO 6505和3548组成。处理分系统的软件由HY-1A卫星专用水色处理软件HYDAS和商业图像处理软件IDL、ERDAS、ENVI和PCI等组成。
3)产品存档与分发分系统
  产品存档与分发分系统的任务是完成HY-1A卫星0、1、2、3级产品、NOAA系列卫星和FY-1C/D星0、1级产品、EOS-AM卫星原始数据、辐射定标场现场观测数据、其它辅助数据以及专题信息产品的存档并对用户分发。系统具有自动生成分类的产品库和产品信息库,向固定/授权用户进行产品分发,并通过Web服务器为用户提供产品信息查询检索和订单提交等服务。
存档分系统由数据库服务器、磁盘阵列、磁带库和运行在服务器上的数据库管理系统与数据存储管理软件构成。产品分发子系统的主要硬件设备包括UNIX主数据库服务器、Internet服务器和内外网络隔离的Proxy服务器及多台图像处理工作站。
4)辐射校正和真实性检验分系统
  辐射校正和真实性检验分系统的任务是针对HY-1A卫星两个遥感器建立相应的遥感器辐射校正和数据产品真实性检验的观测和测量系统,在海上和陆地辐射校正场完成HY-1A卫星遥感器在轨辐射校正,在海上检验场进行各种现场数据的同步观测,完成定量遥感资料、地球物理参数产品的真实性检验,建立和完善HY-1A两个遥感器的在轨辐射校正和真实性检验资料库。通过现场真实数据的获取,给出和更新HY-1A卫星两个遥感器的定标系数,分析评价卫星资料和数据产品的质量。
辐射校正与真实性检验分系统的主要设备有六大类:1)海洋光学仪器: SAS-II表面辐射计,ASD地物光谱仪,SPMR水下光谱剖面仪、AC9吸收与衰减系数剖面测量仪,HS6后向散射系数剖面测量仪计; 2)大气光学仪器:CE318自动跟踪太阳光度计,CE317MicroTops-II手动太阳光度计;3)热红外仪器:CE312四通道红外辐射计及Mikron340定标黑体,恒温水浴等; 4) 生物化学分析仪器:HPLC高性能液相色谱仪,GBC分光光度计,Millipore超纯水系统等;5)光学仪器标定系统:NIST辐照度标准,NIM辐照度标准,辐亮度标准板,高精度电源控制系统,高精度光学平台等;6)水文气象观测仪器。

5)通信分系统
  通信分系统的任务是完成三亚站与北京之间的HY-1A卫星原始数据、调度和监控数据传输,完成西安卫星测控中心与北京之间的HY-1A卫星遥测数据、遥控数据、轨道数据传输,完成北京与西安、三亚站之间的语音指挥调度信息传输。通信分系统通过VSAT网络将北京地面应用系统、三亚地面站、西安测控中心连接起来,形成HY-1A卫星地面应用系统远程综合数据传输网络。
  在北京配置了4.96Mbps的高速VSAT通信系统和2MbpsVSAT通信系统,双机热备份的HP A500服务器及磁盘阵列共同组成通信网络骨干节点,通过网络交换机与地面应用系统骨干网络连接。在三亚配置了4.96Mbps的高速VSAT通信系统,高可靠的HP A400通信服务器组成三亚通信节点,通过网络交换机与三亚地面站接收系统局域网连接。在西安测控中心配置了低速VSAT小站,高可靠性通信工作站组成西安通信节点。数据通信软件自动完成卫星原始资料及调度信息传输,并且能够进行实时监控和远程配置,实现通信分系统的自动化业务运行。

6)运行控制分系统
  运行控制分系统任务是完成HY-1A卫星的有效载荷探测计划制定、卫星与载荷运行的遥测参数监视、轨道预报,完成HY-1A卫星的数据接收、预处理、处理及存档业务的自动调度运行,完成地面应用系统运行状态的实时监视。
  运控分系统配置了HP A500双机热备份服务器和共享磁盘阵列、工作站、高性能微机、大屏幕投影设备等硬件设备,配置了Oracle8i数据库、IBM MQ消息传输中间件软件、运控软件。运控软件包括遥测/遥控数据处理软件、轨道预报软件、任务调度软件、运行状态监控软件、运控数据管理及分析软件,实现运控分系统各项功能。

7)资料应用示范分系统
  资料应用示范分系统的任务是以存档与分发分系统中的各级产品为基础开展卫星遥感数据应用研究,并在此基础上提供HY1卫星3级产品的实用算法和相应软件,结合其它卫星遥感数据实现海温、海冰、叶绿素浓度(初级生产力)的业务化应用试验;重点完成对全国海域和重点海域海洋灾害的监测包括赤潮、溢油污染和海冰等海洋灾害,提供渔场环境信息服务,以及海岸带典型区域动态监测应用。展示HY-1A卫星遥感资料在海洋环境监测上的应用能力。
  资料应用示范分系统的计算机网络设备由HP L2000服务器、高档图像处理工作站、高档PC机,以及交换式快速以太网组成。