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36000公里高空“指哪拍哪”,风云四号是如何做到的?(1)

2016-12-11 08:45:49    上海观察APP  参与评论()人

12月11日发射的风云四号不仅实现了我国高轨气象卫星的升级换代,而且成功突破了高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制、定量化遥感等20余项关键技术。

12月11日凌晨,我国首颗高轨三轴稳定气象卫星风云四号科研试验星在西昌卫星发射基地发射成功。作为我国新一代静止轨道气象卫星的首发星,风云四号不仅实现了我国高轨气象卫星的升级换代,进一步提升了卫星气象观测能力和水平,而且卫星成功突破了高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制、定量化遥感等20余项关键技术,填补了多项国内技术空白,使我国静止轨道定量遥感卫星达到世界先进水平。

科研人员在发射场进行风云四号的合练

这颗“上海造”超级气象“智慧星”究竟有哪些“独门绝技”?解放日报·上观新闻记者就此采访了上海航天技术研究院相关专家,一一作答。

千里之外“指哪拍哪”

气象云图是是气象观测的重要手段,而静止轨道气象卫星运行于地球赤道上方36000公里的高空,在这样的高度拍摄图像,可不是件容易的事,卫星“镜头”的丝毫偏移,相对地面可能就是几十乃至上百公里的差别,真正是“差之毫厘,失之千里”。

风云四号吊装转运

风云四号总设计师董瑶海说,“卫星扫描成像是类似打印机的原理,图像是通过扫描一行一行拼接而成。为了确保卫星遥感数据的精确,这就要求卫星在拍摄图像时,即要做到‘瞄得准’,也要做到‘对得上’。”“瞄得准”就是要求卫星的相机能始终准确定位同一个地理位置;“对得上”就是要求卫星拍摄的相邻图像的相对位置关系配准精确。“定位与配准的精度将直接影响卫星产品的定量应用。”

前一代静止气象卫星风云二号上,采取的是云图传回后在地面进行配准的方法,但风云四号卫星指标精度大幅提高,星上实时配准的效果要优于地面配准,图像导航与配准技术也就成为卫星必须突破的重大关键技术之一。

图像定位与配准就是通过对卫星上关系载荷扫描成像的各种影响因素进行实时计算和补偿,消除偏差影响,实现“无姿态偏差、无轨道偏差、无热变形偏差”的“完美”成像,提高图像的精度。这也是的当前世界新一代静止轨道气象卫星的核心技术。

根据设计要求,风云四号研制团队历时10余年攻关,先后攻克了卫星高精度姿态确定方法、热变形在轨辨识和建模技术以及姿态、轨道和热变形补偿技术等技术瓶颈。

经过地面试验验证,风云四号定位精度可达到1像元。什么概念?“卫星在36000公里对地球进行扫描拍照时,卫星载荷镜头对地面的指向精度偏差不大于5个角秒,也就是时钟的秒针滴答一下、每秒转过角度的1/4320,保证了卫星对地成像的精准度,做到‘指哪拍哪’。”上海航天技术研究院卫星专家周徐斌说,这与国外最新的高轨气象卫星处于同一起跑线上,进一步提高了我国静止轨道定量遥感卫星的研制能力。

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