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发信人: dxmxqe (在等待●李登辉同志永垂不朽), 信区: Aero
标题: 海洋一号A卫星技术性能与业务运行模式
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Nov 22 18:09:44 2003), 站内信件

一、概述

　　2002年5月15日，我国成功地将自行研制的海洋一号A（HY－1A）卫星送入太阳同步轨
道。自2002年5月29日开始HY－1A卫星正式下传海洋水色扫描仪与CCD成像仪所探测的数据
，国家卫星海洋应用中心的北京、三亚地面站成功地接收到了第一轨HY－1A卫星遥感图像
。国家海洋局与中国航天科技集团公司组织进行了在轨测试，对卫星与地面应用系统的各
项功能进行了检验与验证，各项试验取得了圆满成功。该卫星境内外水色探测能力与灾害
监测能力得到充分证实，已于2002年9月18日交付后投入业务化使用。在卫星与地面系统运
行的一年多时间内，已获得我国渤海、黄海、东海、南海及境外太平洋、大西洋、印度洋
、北冰洋、南北两极的大量水色遥感图像。获得的海洋要素包括叶绿素浓度、悬浮泥沙、
海面温度，已在我国赤潮监测、海冰海温预报、大洋渔业环境信息获取、海岸带监测中发
挥重要作用。

二、HY－1A卫星任务与目标

　　1主要任务
　　HY－1A卫星的主要任务是探测海洋水色环境要素（包括叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、
可溶性有机物）、水温、污染物以及浅海水深和水下地形等。

　　2主要目的
　　HY－1A的主要目的是掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业和养殖业资源状况和环境质
量等，为海洋生物资源合理开发与利用提供科学依据；了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布
规律，为沿岸海洋工程及河口港湾治理提供基础数据；监测海面油膜、富营养、热污染、
海冰冰情、浅海地形等，为海洋环境监测、环境保护、管理执法提供信息；为研究海洋动
力环境、海洋在全球二氧化碳循环中的作用及厄尔尼诺现象的探测提供大洋水色环境资料
。

　　3主要目标
　　HY－1A的主要目标是获取中国海及其海岸带环境变化数据；研究和掌握海洋初级生产
力分布；研究中尺度海洋动力环境变化；监测我国海岸带变化；为今后进一步发展我国海
洋空间探测（包括海洋观测项目和小卫星平台技术）积累经验，奠定科学技术基础。

　　4观测区域
　　由于HY－1A卫星是搭载发射，卫星设计和研制受到体积和重量的限制，卫星能源有限
，只能实现境内实时和境外有限的观测，确定的观测区域如下：
　　实时观测区：渤海、黄海、东海、南海及海岸带区域等；
　　其它观测区：采用星上记录,过我国境内回放接收。

　　5观测要素
　　主要观测要素：海水光学特性、叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、可溶有机物、污染物和
海表温度等。
　　兼顾观测要素：海冰冰情、浅海地形、海流特征和海面上空气溶胶。

三、HY－1A卫星总体技术性能

　　1卫星轨道与降交点地方时
　　HY－1A卫星是一颗小卫星，重量为368公斤，于北京时间2002年5月15日9时50分在太原
卫星发射中心与风云一号D（FY－1D）卫星由长征四号乙火箭一箭双星发射升空。808秒后
，卫星与火箭分离，到达870公里的轨道上。经过西安卫星测控中心与卫星研制单位的测控
和调整，在完成了7次变轨后，卫星于2002年5月27日到达798公里的准太阳同步轨道，卫星
重复观测周期由原来的14天缩短到3天，降交点地方时为8∶53AM，在两年内可实现向中午
漂移1小时10分。经过一年的漂移，目前降交点地方时为9∶40AM。卫星轨道与总体技术特
性如表1所示。

　　2卫星姿态与数传系统
　　HY－1A卫星包括平台和有效载荷部分。卫星平台由中国空间技术研究院研制，采用CA
ST968平台技术。用户所关心的主要技术指标如表2所示。

　　3星上遥感器
　　（1）海洋水色扫描仪
（COCTS）
　　海洋水色扫描仪由中国科学院上海技术物理所研制，其方案采用45°扫描镜＋K镜消旋
＋4元探测器并扫＋机械制冷。COCTS用于探测海洋水色和海温，重复观测周期为3天，有8
个可见光与近红外通道和2个热红外通道，星下点地面空间分辨率为11公里，每行1024像
元，视场角±352°，量化级数10bit，各波段间的像元配准<03个像元。其它特性与要
求见表3。在轨测试结果表明基本满足设计要求。

　　（2）CCD成像仪
　　CCD成像仪由中国空间技术研究院508所研制，其系统由镜头部件、焦面组件、定标、
热控和成像仪控制系统组成。CCD成像仪主要用于中国近海大陆架、海岸带、河口及滩涂的
动态测绘以获得海陆相互作用区域的高分辨率图像，星下点地面空间分辨率为250米。波段
设置兼顾海洋和陆地，每行像元数2048，视场角±19°，幅宽500公里，各波段的像元配准
<03像元点，量化等级12bit，具体特性见表4。在轨测试结果表明基本满足设计要求，并
具有很广阔的应用潜力。

四、HY－1A卫星主要技术特点

　　HY－1A首次利用小卫星技术，突出了总体优化、星上网络和软件冗余等技术，是一颗
实现了整星重量轻、功能密度比高的海洋水色卫星。HY－1A采用分散供电体制，分系统或
设备直接选用了国产小型的DC/DC模块；在小卫星上首次采用了单轴驱动器同步驱动两个太
阳翼技术，为以后小卫星发展奠定了坚实的技术基础。

　　遥感器配置和技术性能指标按海洋水色定量探测需求（如高信噪比、高光谱分辨率、
高量化等级、多波段、含热红外通道）并兼顾海陆交互衔接的海岸带进行设计，在与国际
海洋水色卫星类比中具有明显的特点，经验证基本满足实际应用。在设计过程中，由于重
量和空间布局的限制，为了保证红外通道正常工作的环境，水色扫描仪采用了机械制冷技
术。同时为了提高信噪比，采用了多元并扫技术、45°镜光机扫描技术和K镜像消旋技术。
从功能上已经证明机械制冷和K镜消旋效果很好。但K镜停转时图像发生像旋转，经地面软
件处理，基本可用。

　　卫星入轨精度高，通过变轨后达到预定轨道，缩短了覆盖周期，改善了光照条件。由
于搭载发射和发射窗口所限，需要降轨。从870公里高度变到798公里高度，经过了7次变轨
。测试表明，轨控策略、轨控精度及轨道测量均达到很高水平，为小卫星的轨道控制提供
了良好的借鉴。一年来，降交点地方时已经漂移了40多分钟，观测的光照条件逐渐得到改
善。

　　星上存储器可记录水色扫描仪18分钟长度的资料，所具备的境外探测能力可为远洋航
运与大洋渔业探测服务。

　　卫星下行频率采用X频段，测控频率采用S频段，符合国际电联规则与未来发展，避免
了不必要的干扰，确保星地间链路通畅。

　　通过地面控制对卫星软件进行加载和重构，可对卫星与有效载荷进行有效的控制。

　　为了适应多种需要，以及必要时进入不同程度的负荷状态，采用了多种控制模式，以
满足实际飞行需要。如红外地球敏感器受太阳干扰后也能进入全姿态安全模式，以确保卫
星对日定向和保存能源，为地面采取有效措施提供了保证。同时可在“地球红外敏感器见
太阳保护失效”后，在地面修改软件并进行重新加载，从而确保了卫星对地观测。

五、HY－1A卫星业务运行模式

　　卫星交付用户后，由用户与卫星测控中心负责运行管理。卫星经过北京和三亚地面站
接收区时，星上有效载荷进行探测，每天有两到三条卫星轨道，每次探测时间最长23分钟
。海洋水色扫描仪可以根据用户制定的计划对境外进行探测，每次不超过18分钟，每天可
以安排一次。由于机械制冷的寿命和卫星能源有限，需要在卫星观测前开机，过观测区后
关机。

　　目前国家卫星海洋应用中心根据卫星测控中心测得的遥测参数与轨道参数，作出轨道
预报，安排卫星有效载荷实时和境外探测的时间，编制卫星载荷工作的遥控指令链并发往
西安，由卫星测控中心安排执行。同时发送轨道参数至北京和三亚地面接收站。北京和三
亚地面站根据轨道参数计算并跟踪卫星，获得原始资料。地面应用系统根据轨道预报安排
并监控接收、通信、预处理、处理及存档分系统的各个处理流程。接收到的实时和延时遥
感资料，经地面应用系统处理后向其它用户提供。

　　卫星测控中心每天对HY－1A卫星进行测速和测距，对卫星进行跟踪、测轨和定轨，得
到轨道参数，同时通过发送遥控指令和向星上注入数据，实现对卫星的控制与管理，通过
接收卫星的遥测参数，完成对卫星数据的收集和卫星状态的监视。

　　HY－1A卫星发射入轨投入运行后，在卫星研制单位和卫星测控部门的共同努力下，卫
星平台运行稳定，有效载荷工作状态良好，有效地实施了我国及其周边海域和境外海洋探
测。卫星在出现“地球红外敏感器见太阳保护失效”和“水色仪K镜电机发生停转”故障后
，经过卫星研制部门、用户部门和测控部门的共同努力，采取相应措施加以解决或部分解
决，基本满足了卫星用户部门的要求。

六、HY－1A卫星技术性能上存在的不足

　　由于HY－1A卫星为试验型业务卫星，与FY－1D卫星搭载发射，卫星设计受到限制，包
括轨道设计、卫星重量、体积与功耗有限，直接影响了卫星的业务使用。

　　虽然卫星轨道可以降低高度，但倾角改变比较困难，卫星观测的光照条件不十分理想
。HY－1A卫星降交点地方时在两年末才能达到业务探测要求。

　　由于轨道与覆盖宽度的原因，覆盖周期为3天，而海洋现象动态变化周期的时间尺度为
几小时到几年，这样一天内或更短时间变化的海洋现象就难以捕捉到；在运行期间已经捕
捉到渤海、黄海、东海几次赤潮灾害现象，但第二、三天轨道不经过该海域，第四天经过
时又是云层覆盖，对短周期变化海洋现象的连续监测受到一定限制。

　　卫星重量有限导致能源供应限制，每天只能安排在境内工作两到三条轨道，境外只能
工作18分钟，境外的探测有限，短期内不能实现对全球进行有效探测。

　　卫星与载荷在设计上需要进一步完善。包括卫星姿态、GPS处理、K镜停转及地面图像
消旋、星上定标的稳定性、有效载荷工作时受到干扰以及探测器件不均匀性等方面的问题
均影响了海洋水色定量化业务的应用。

　　由于没有倾斜工作模式，无法有效地避开太阳耀斑的干扰。卫星没有按倾斜工作模式
设计，部分图像存在太阳耀斑干扰。

　　星上遥感器没有备份，若出现问题，不能及时弥补，不能保证卫星资料的连续性，长
周期的海洋特征现象也就难以获得，加上每天观测对同一地区的监测还受到云层的影响，
得到有效的资料有限。

　　上述不足，将在HY－1B后续卫星上克服，以最大限度地满足用户业务使用要求，发挥
卫星应用效益。

　　七、结束语

　　我国自行研制的HY－1A卫星的成功发射，结束了我国没有海洋卫星的历史，意义深远
，在国内外产生了重大影响，标志着我国海洋卫星遥感与应用技术迈入了一个崭新的阶段
，极大地推动了海洋立体监测体系和空间对地观测体系的发展。国家海洋局根据国家海洋
管理工作的要求已将HY－1A卫星纳入我国海洋立体监测体系业务运行，将在实施海洋开发
中发挥重要作用。

中国航天2003.9
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※ 来源:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.226.28]

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