海洋二号卫星特点及应用.docx

          海洋二号卫星特点及应用                    王睿 徐浩 张欢 贾宏一、任务简介海洋二号（HY-2）卫星是中国海洋动力环境探测系列卫星的首颗卫星，其主要应用目标是监测和探测海洋动力环境参数，实现全天时、全天候对海面风场、海面高度场、浪场、海洋重力场、大洋环流和海表温度场等重要海洋参数的综合监测，提高灾害性海况预报水平，为国民经济建设提供服务，为海洋科学研究、全球气候变化提供实测数据同时，HY-2卫星还承担着星地激光通信试验任务HY-2卫星于2007年4月立项进入工程研制阶段，经历了方案、初样、正样研制过程，于2011年5月出厂2011年8月16日6时57分，HY-2卫星由长征四号乙运载火箭从太原卫星发射中心发射升空2012年3月2日，卫星在轨测试完成后，正式交付用户开展业务运行二、遥感载荷配置为了完成对海洋动力环境的综合观测任务目标，HY-2卫星配置了雷达高度计、微波散射计、微波辐射计、校正辐射计4种微波遥感器，同时考虑海洋现象的复杂性和相互影响，需通过多种仪器的同步观测进行相互补偿和校正，以达到如下目的：1)利用雷达高度计测量的海面回波信息，得到全球高分辨率的海洋大地水准面和重力场；2)利用雷达高度计测量的海面回波信息，得到全球海浪数据，提高我国海洋环境灾害的预警预报能力；3)利用微波散射计测量的海面后向散射系数信息，得到全球海面风场，为我国海洋环境预报和风暴灾害警报服务；4)利用微波辐射计测量的海面亮温度，得到全天时、全天候、大范围的海面温度信息，为渔场预报、中长期气候预测和全球气候变化服务；5)利用校正辐射计测量大气和水汽参数对雷达高度计进行误差校正；6)通过微波散射计对低风速与微波辐射计对高风速的同步观测，获得海面风场的完整信息。

HY-2卫星的有效载荷主要探测要素和用途如表所示三、HY-2卫星概况HY-2卫星平台是在继承了资源一号卫星平台成熟技术的基础上，根据任务要求，通过自主创新研制的一颗新型遥感平台，其有效载荷全部为新研分系统卫星由有效载荷和卫星平台两部分12个分系统构成：1)有效载荷：雷达高度计、微波散射计、微波辐射计、校正辐射计、激光通信等5个分系统；2)卫星平台：结构与机构、热控、姿态与轨道控制、供配电、测控、数据管理、数据传输等7个分系统其中测控分系统除包括常规的USB子系统外，还包括为精密定轨服务的双频GPS子系统、星基多普勒轨道确定和无线电定位组合系统(DORIS)子系统和激光测距(SLR)子系统HY-2卫星的设计寿命为3年，工作在降交点地方时为6:00a.m.的太阳同步轨道寿命初期轨道高度为9 71km，回归周期为14天，两天即可实现对全球90%以上海面的观测；在寿命末期，卫星轨道高度升至973km，回归周期调整为168天，兼顾实现对大地水准面的精密测量卫星发射重量为1575kg，飞行状态示意图如图所示，飞行状态下包络尺寸为8500mm ×3590mm ×3250mm在轨期间微波辐射计和微波散射计探测头部解锁后做360°圆锥扫描观测。

卫星在轨采用三轴稳定对地指向姿态，在两个探测器连续旋转扫描工作期间，姿态指向精度优于0.1°(3a)，姿态稳定度优于3×10-3/SHY-2卫星数据管理采用空间数据系统咨询委员会(CCSDS)相关标准，对整星多信源不同速率数据进行统一管理，来实现测控信道数据的高效率调度以及平台低速和载荷高速数据的复接合路，从而提高了数传通道数据传输的有效性卫星采用USB测控体制，数据下行传输采用X波段，码速率为20Mbps能源系统采用效率为26%的三结砷化镓太阳电池片代替了传统的硅太阳电池片，这是我国目前在轨面积最大的三结砷化镓太阳电池翼，寿命末期能源输出功率大于1550W在轨进行激光通信试验期间，激光通信终端的两轴转台对地面接收站进行扫描、捕获及跟踪，建立链路后进行星地双向通信试验上行激光波长约800nm，下行激光波长为830nm和1550nm，下行码速率为20Mpbs、252Mps和504Mbps四、创新与突破通过HY-2卫星的工程研制，在以下几个方面取得了重大突破和创新1) HY-2卫星装载了雷达高度计、微波散射计、微波辐射计和校正辐射计等多种新型、主被动微波遥感载荷，实现了全新的微波遥感体制，在轨运行获得的各种数据产品的精度达到了国际先进水平。

2)通过星上双频GPS、DORIS及激光角反射器多种高精度的定轨设备组合，结合地面先进的测定轨方法和技术，在国内首次达到了厘米级的精密定轨，具有国际先进水平3)在轨成功进行了我国首次星地激光通信链路数据传输试验，下行传输数据最大达到504Mbps，达到国际领先水平4)实现了星敏感器、三浮陀螺和行波管放大器等关键部件的自主研制这些产品作为主份在轨运行稳定，达到了国外同类产品的指标这些关键部件的成功应用提升了我国低轨遥感平台自主研制能力5)通过对星上各扰性部件的频率控制、旋转载荷转动稳定性及静动平衡的控制，并采用全新的整星动量管理技术，在轨实现了在有两个大旋转载荷不间断旋转工作情况下的高精度姿态控制6) HY-2卫星射频设备种类多，高功率发射与高灵敏接收并存HY-2卫星在整星电磁兼容的设计、控制和试验技术上实现了突破7) HY-2卫星在国内首次全面采用了先进的CCSDS高级在轨系统(AOS)信息管理体制，实现了高效数据调度、多类型数据复接、高速数据动态调度等技术五、在轨运行情况1．在轨测试情况卫星发射入轨后开展了为期4个月的在轨测试工作卫星在轨测试分为两个阶段进行，第一阶段对卫星平台功能与载荷状态以及传输信道与数据格式进行测试，时间为30天；第二阶段开展现场试验、载荷功能性能测试和精密定轨测试，时间为90天。

2012年1月18日，卫星完成了在轨测试并通过了在轨测试评审2012年3月2日，卫星完成了在轨交付在轨平台测试覆盖了平台除安全策略、备份设备的全部功能性能测试结果表明：卫星供电能力可满足整个寿命期间的需求；卫星遥控、遥测、遥感数据复接与调度正常，满足星地数据的使用要求；在载荷旋转扫描的状态下三轴姿态指向精度优于0.01° (3σ)，三轴姿态稳定度优于0.001°／s(3σ)；卫星遥测遥控功能正常；星上各设备工作温度稳定，满足工作环境要求通过与国际典型卫星产品数据、美国国家环境预报中心(NCEP)数据、现场实测数据等进行检验，结果表明：HY-2卫星综合测高精度为5- 8cm，有效波高测量精度0.4m，海面风速测量精度1.5m／s，风向精度19.5°，海面温度测量精度1K，湿对流层路径延迟误差小于20mm各种产品均满足指标要求，达到了世界先进水平精密定轨在轨测试内容包括观测数据残差分析、重叠弧段轨迹检验、SLR轨道检核、独立轨道比较等对测试数据分析表明：通过重叠弧段比较的径向定轨精度达到1~2cm，通过激光测距检核的测距方向精度达到3- 5cm，与法国国家空间研究中心(CNES)提供的轨道比较径向精度达到2cm。

综合以上三种测试方法测试结果显示，HY-2卫星精密定轨精度满足要求2．激光通信试验卫星与长春光学地面站完成星地激光通信试验，试验主要内容包括捕获跟踪性能试验和通信性能测试评估两部分完成捕获瞄准角度修正后的10次试验捕获概率达到100%，最大捕获时间Ss;相继实现了星地激光链路低速通信试验( 20Mbps)和高速通信试验( 504Mbps)该试验为国内首次星地激光通信试验项目，填补了国内星地激光通信试验的空白3．卫星在轨工作状态HY-2卫星目前在轨工作稳定，卫星总体、遥感载荷及各服务系统的功能及性能指标均满足设计要求在轨业务运行期间，HY-2卫星的各遥感载荷在轨全时工作以获取全球海洋动力环境参数并将遥感数据进行星上记录，在过境时完成数据下传，运行期间按照需求进行激光通信试验六、卫星应用成果HY-2卫星作为我国自行研制的首颗海洋动力环境探测卫星，可全天时、全天候获取海上风、浪、流、潮汐和海温等海洋水文气象信息，为我国海洋观测开辟了一个崭新的领域其观测数据有效地补充了国际上同类微波遥感卫星数据的不足，卫星的交付运行受到国际上的广泛关注HY-2卫星的主要应用成果有：1) HY-2卫星的业务应用大幅提升了我国海洋环境预报的准确度和时效性；2) HY-2卫星可以连续有效地监测风暴潮和巨浪等极端海洋现象，有效地提高了我国海洋灾害预警的时效性和有效性；3) HY-2卫星可以提供识别大洋中的锋面和中尺度涡的重要大洋渔场信息，为大洋渔业资源开发提供技术保障；4)卫星获取的数据能够有效监测全球海平面变化和极地冰盖变化，为研究全球气候变化提供科学依据；5) HY-2卫星可以进行海面风场和浪场的实时、准确监测，为远洋及极地航线规划提供了科学依据。

七、结论HY-2的成功发射和在轨稳定运行开创了我国遥感的新领域，不但填补了国内空白，而且使我国海洋动力监测一步跨入国际先进行列HY-2还形成了一大批具有自主知识产权的技术和产品我国的海洋卫星按规划分为海洋水色卫星、海洋动力环境监测卫星、海洋监视监测卫星等三个系列2002年和2007年我国分别发射了HY-1A、 1B两颗海洋水色卫星随着高分辨率对地观测系统的研制和实施，我国在不久的将来将建成较为完整的海洋立体观测系统，为海洋资源开发和利用提供保障  -全文完-。