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发信人: zzdq (自作多情), 信区: Aero
标  题: 美国军用气象卫星系统掠影
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年03月28日12:29:09 星期五), 站内信件

美国军用气象卫星包括美国国防部(DoD)的卫星和美国海洋大气局(NOAA)的卫星，共有4个
业务卫星系列："地球静止轨道环境业务卫星"(GOES)、"诺阿"(NOAA)、"国防气象卫星"(DM
SP)和"国家极轨业务环境卫星系统"(NPOESS)，其中DMSP由DoD控管，其余由NOAA控管。
1 GOES
1.1 概况��
GOES(Geostationary Operational Environmental Satellites)是美国NOAA的静止轨道业
务卫星系列，采用双星运行体制，GOES-East卫星和GOES-West卫星分别定点在75°W和135
°W的赤道上空，覆盖范围为20°W~165°E，占近1/3地球面积。 
GOES卫星从1975年开始至今已发射了12颗，经历了3代，目前处于第3代，第3代卫星共有5
颗，现均已发射。
表1 第3代GOES简况
卫 星发射时间轨道位置工作状况
GOES-8(I)1994-04-13GOES-East运行正常
GOES-9(J)1995-05-23GOES-West机械故障(1998-07)
GOES-10(K)1997-04-25GOES-West运行正常
GOES-11(L)2000-05-03在轨备份
GOES-12(M)2001-07-23

GOES卫星的军事用途：灾害性天气短期警报，如旋风、水灾、风暴、雷暴和飓风等；雾、
降水、雪覆盖和冰盖运动监测。
1.2 GOES的技术特性
表2 第3代GOES的技术参数
卫星高度/(km)周期倾角/(°)姿控1)质量/kg运载火箭主遥感器2)
GOES-8~1235 78623h56min0.413轴2 105"宇宙神"成像仪垂直探测仪
1) 第3代GOES卫星采用三轴稳定，以前卫星均采用自旋稳定。
2) 成像仪的用途是获得云图或地面影像；垂直探测仪的用途是获得大气温湿廓线。
表3 GOES成像仪波段设置
序号波段/μm空间分辨率/km量化等级/bit扫描速度/(分钟/幅)绝对辐射精度军事气象探测
10.55~0.751
23.80~4.00436.50~7.008410.20~11.204511.50~12.504
10265%1.0K(等效噪音温差)云、霾及强风暴火情、冰云(白天)雾、云、海表温度(夜间)大
气中层湿度、云云顶风、强风暴及强降水飞机尘埃、大气低层湿度及海表温度
表4 GOES垂直探测仪波段特性
通道波段/μm量化等级/bit扫描范围/km空间分辨率/km扫描速度/(分钟/幅)等效噪音温差/
K
1~78~1213~181914.71~12.0211.03~6.514.57~3.740.70133 00080.42(3 000km×3 
000km)1.01.01.00.5%(绝对辐射精度)
2 NOAA卫星
2.1 概况��
NOAA卫星是太阳同步轨道业务卫星系列，亦采用双星运行体制，其中1颗星的降交点地方时
为上午，另1颗星为下午。如采用1颗星，其地面重复观测周期为1天；采用双星制后，可缩
短至0.5天(12h)；它们与GOES配合则构成完整的气象监测卫星系统。��
美国自1970年12月发射第1颗NOAA-1开始已跨越30多年，卫星发展也已经历3代，至今发射
了16颗，最近1颗NOAA-16于2000年9月21日发射，目前在轨卫星有3颗。��
NOAA的军事用途：��
·1~7天的天气预报，预报参数包括气温、湿度、降水、风速和风向等；��
·云盖、臭氧、沙尘暴和化学尘埃的临近预报；��
·土壤植被、湿度、冰雪覆盖、火情和水情等监测。
表5 第3代NOAA卫星发射时间
卫星发射时间轨道
NOAA-14(J)1994-12-30下午轨道
NOAA-15(K)1998-05-13上午轨道
NOAA-16(L)2000-09-21下午轨道
2.2 NOAA卫星的技术性能��
NOAA-15、16卫星技术参数见表6，3台主遥感器的技术性能分别见表7、8和9。
表6 NOAA-15、16卫星技术参数
轨道类型高度/km倾角/(°)姿控质量/kg下行通道/MHz寿命/年运载火箭主遥感器1)制造
太阳同步83398.73轴(0.1°)2 231.71 707.0≥2"大力神"AVHRR/3AMSUHIRS/3Lockheed、IT
T等 
1) AVHRR/3--先进甚高分辨率辐射计-3(见表7)；AMSU--先进微波垂直探测器(见表8)；HIR
S/3--高分辨红外辐射计-3(见表9)。
表7 AVHRR/3技术参数
波段/μm视场角瞬时视场角/mrad刈幅/km空间分辨率/km绝对辐射精度量化等级/bit用 途
0.58~0.680.725~1.001.58~1.643.55~3.9310.3~11.311.5~12.555.37°1.4029201.15%0.12
K(等效噪音温差)10白天云图冰雪监测气溶胶，冰雪监测火情，夜间云图昼夜云图，地表温
度昼夜云图，地表温度表8 AMSU技术参数
AMSU模块通道中心频率/GHz空间分辨率/km刈副/km用 途
AMSU/A21~223.8、31.4402 240降水
AMSU/A13~1550.3~57.3、89402 240大气温度廓线
AMSU/B16~2089、150、183.3152 240大气湿度廓线
表9 HIRS/3技术参数
通道1~78910~1213~1718~1920
中心波长/μm13.4~1511.19.76.7~8.34.24~4.573.7~4.00.7
用途大气温度地表温度臭氧总量大气水汽大气温度地表温度火情云
3 DMSP卫星
3.1 概况��
DMSP(Defense Meteorological Sate-llite Program)是DoD的极轨卫星计划，与NOAA卫星
同属于一类，只不过星上遥感器配置有所不同。DMSP卫星也采用双星运行体制，但分为06
∶00am轨道卫星和10∶30am轨道卫星，双星的重复观测周期也为12h。该计划自1965年1月1
9日发射第1颗卫星，至2001年已有30多年。在这期间共发射了7批或7代，共40颗，平均每
年发射1颗，2001年1月19日发射的是第7代的第1颗--DMSP 5D-3 F16。��
DMSP卫星的发射目的：��
·云图监测，以获得云的分类信息；��
·强风监测，以改善风暴、旋风等预报；��
·海况监测，为海军行动保障提供信息；��
·微光监测，允许可见光遥感器在夜间月光下工作。��
DMSP卫星计划具体由空军控管，即卫星计划制订、卫星发射、测控和数据分发等，统一由
空军的指挥、控制和通信系统(C3S)负责，卫星发射和测控由空军卫星控制网(AFSCN)执行
。卫星下行数据由空军地面站接收后，实时地传送给空军全球天气中心(AFGWC)和海军舰队
数值气象学及海洋学中心(FNMOC)，接着再由这2个中心转发给NOAA、NESDIS(国家卫星、数
据和信息中心)，由AFGWC转发给国家地球物理数据中心(NGDC)。
表10 已发射过的DMSP(截至2001年底)
卫星划分卫星型号卫星序号质量/kg发射时间
第1代DMSP 4AF1~F10125~1951965-01-19~1967-10-11
第2代DMSP 5AF1~F61951968-05-23~1971-02-17
第3代DMSP 5BF1~F61951971-10-14~1974-08-09
第4代DMSP 5CF1~F2175~1951975-05-24~1976-02-19
第5代DMSP 5D-1F1~F5450~5131976-09-11~1999-12-12
第6代DMSP 5D-2F6~F14750~8301982-12-21~1997-04-04
第7代DMSP 5D-3F15、F161999-12-12、2001-01-19

为了节省经费，美国政府于1994年5月决定将DMSP卫星计划和NOAA卫星计划合并，合并后定
名为NPOESS，并于1998年10月开始运作。现阶段由NOAA统管NOAA卫星、DMSP卫星和NPOESS
卫星，负责向军民双方提供气象信息，NPOESS的第1颗卫星NPOESS-1计划于2009年发射，它
仍由民用卫星部门管理，向国际合作用户开放。NPOESS采用3星运行体制，降交点赤道时分
别为05∶30am、09∶30am和01∶30pm，因此重复观测时间(白天)缩短至4h。在2009年以前
，NOAA卫星和DMSP卫星两个系列仍按原计划执行，其中DMSP卫星还将继续发射4颗，即DMSP
 5D-3F17~5D-3F20。
3.2 DMSP卫星的技术性能��
DMSP卫星发展已经历了7代，经不断改进，卫星质量由125kg增加到830kg，遥感器由1台增
加到7台。目前在轨卫星有第6代(5D-2)和第7代(5D-3)。表11是5D-2卫星的基本参数。表11
 DMSP 5D-2卫星基本参数
轨道高度/km倾角/(°)窗口姿控寿命/年功耗/W运载火箭遥感器
太阳同步820~8609806∶00am10∶30am3轴3900"宇宙神""大力神"OLS、SSM/T、SSM、SSM/T-
2、SSM/I、SSJ/4、SSB/X2、SSI/ES

星上遥感器功能如下：��
·OLS(可见红外成像)线性扫描业务系统 测量云层分布、云顶温度及地面火情等；��
·SSM/T-2(微波辐射计-2) 测量大气水汽廓线；��
·SSM/T(微波辐射计) 测量大气温度廓线；��
·SSM/I［微波成像(辐射)计］ 测量降水、液态水、冰覆盖和海面风速等；��
·SSJ/4为质子电子密度探测仪；��
·SSB/X2为γ和X射线探测仪；��
·SSI/ES为离子电子密度探测仪；��
·SSM为磁力计。
3.3 主要遥感器(4台)的技术性能
3.3.1 OLS��
它是DMSP卫星的主要遥感器之一，主要用于测量云层或陆地的反射和发射特性，经解译得
到云总量、频度和类别。OLS可见光波段使用2套探测器，白天使用光学望远镜头，入瞳单
位波长辐亮度为10-3~10-5W/cm2srμm，垂直精度有0.55km和2.7km两档；夜间使用光学倍
增管(PMT)，该探测器灵敏度极高，可以在微弱的月光下工作，入瞳单位波长辐亮度允许低
至10-5~10-9W/cm2srμm，垂直精度2.7km。OLS红外波段使用1套光学望远镜头。OLS将在NP
OESS卫星上沿用。OLS的技术参数见表12。
表12 可见光红外成像OLS的技术参数
波段/μm刈幅/km垂直精度/km测温范围/K量化等级/bit制造
0.4~1.110.0~13.43 0000.55(精)2.7(粗)190~3108西屋公司
3.3.2 SSM/T-2��
它用于测量大气湿度廓线，功用与NOAA上的AMSU/B相同，波段设置也与AMSU/B基本相同(见
表8)，不同的是刈幅和分辨率。SSM/T-2的刈幅和分辨率分别为1 500km和45km，而AMSU/B
的则为2 200km和15km，所以性能指标不如AMSU/B。
3.3.3 SSM/T��
它用于测量大气温度廓线，功能与NOAA上的AMSU/A1相同，波段设置与AMSU/A1相似，但波
段数7个，故比AMSU/A1要少，后者为13个波段。SSM/T的刈幅和分辨率分别为1 500km和174
km，不如AMSU/A1，后者为2 200km和50km。
3.3.4 SSM/I��
它是DMSP卫星的主要仪器之一，用于测量大气、海洋和陆地微波亮温，从而解译得到大气
水汽含量、液态水、降水、海面风速、海冰覆盖和陆地湿度等。SSM/I的技术参数见表13。

表13 SSM/I的技术参数
频率/GHz分辨率/km刈幅/km极化积分时间/ms数据源
19.3543×69
22.23543×60
37.030×38
85.513×151 400V/H7.95V7.95V/H7.95V/H3.89从F10开始

 
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