海洋二号卫星工程研制及在轨运行简介

海洋二号卫星是我国首颗海洋动力环境探测卫星,也是目前国际上唯一一颗可全天候、全天时同步获取全球海面高度、有效波高、海面风场、海面风速、海面温度、大气水汽含量、云中液水含量等多种遥感数据的卫星。海洋二号卫星配置4种主、被动微波遥感载荷,采用全新遥感体制,实现关键部件国产化,具有精密测定轨、电磁兼容、高精度姿态控制等技术特点。海洋二号卫星作为国内首颗综合型微波遥感卫星,其工程实现意义重大。本文从系统组成与功能、研制阶段划分、大型试验验证、在轨测试与应用成果展示几个方面进行了介绍。

“海洋二号”有效波高数据在多源卫星高度计数据融合中的应用

利用反距离加权法根据不同的方案融合得到2011年10月1日至2012年3月8日"HY-2"和"Jason-1/2","ENVISAT"卫星高度计的10d平均波高,借助NDBC提供的浮标数据对融合结果进行验证和比较,结果表明:不同的融合结果均可以很好地反应海洋表面的真实情况;"HY-2"卫星高度计数据在多源卫星高度计数据融合中可以与其他卫星高度计数据一样发挥作用,甚至可以替代已经停止运行的"ENVISAT"参与多源卫星高度计数据融合。

海洋二号卫星微波散射计系统设计与应用

海洋二号卫星是我国第一颗海洋动力环境卫星,于2011年8月16日成功发射,搭载的微波散射计是我国第一颗星载海洋风场测量雷达。海洋二号卫星微波散射计采用笔形波束体制,圆锥扫描工作方式,本文给出了微波散射计系统组成、主要性能指标和在轨数据预处理方法,并给出了在轨测试结果及在台风监测中的应用。

海洋二号卫星雷达高度计测高误差校正算法及验证

影响星载卫星雷达高度计测高精度的因素很多,其中大气干对流层延迟、大气湿对流层延迟、大气逆压延迟、电离层延迟以及海况偏差直接影响海表面高度计算精度。本研究开展了海洋二号卫星雷达高度计上述误差修正算法研究,并利用国外较为成熟的Jason-1/2和Topex/Poseidon(T/P)卫星雷达高度计数据产品对海洋二号卫星雷达高度计使用的误差校正算法进行验证。结果表明,海洋二号卫星雷达高度计数据处理时使用的误差校正算法均可满足精度要求。

海洋二号卫星3个主要载荷风速测量比较

海面风速对海洋中动能的转移、海气间物质和能量的交换具有非常重要的作用。海洋二号(HY-2)卫星搭载的雷达高度计、微波散射计和扫描微波辐射计均可以用来探测海面风速。区别是雷达高度计只能测量星下点风速,微波散射计可以得到宽刈幅的风场(包括风向和风速),扫描微波辐射计可获得宽刈幅的风速。为了更好地分析3个载荷风速测量能力,针对2013年9月19日"天兔"台风影响海域范围内的海面风速,比较了3种载荷的探测结果。结果表明,在小于20 m/s风速范围内,雷达高度计和微波散射计探测到的风速非常接近,标准偏差小于2m/s,而扫描微波辐射计测量的风速比另外两个载荷测量的风速大;在20～35m/s风速范围内,雷达高度计和扫描微波辐射计风速较为接近;在大于35 m/s的高风速区,只有扫描微波辐射计可以探测出风速,但其测量精度还需要进一步验证。

海洋二号卫星微波散射计自然扩展目标在轨定标

海洋二号卫星微波散射计(HY-2 Scatterometer,HY-2 SCAT)是一种旋转扫描笔形波束散射计,能够对同一观测面元提供4次方位角和入射角的观测组合,并通过地球物理模型反演海面风场.为达到设计的风场反演精度,要求其系统定标精度达到0.5 dB.利用不同区域自然扩展目标对HY-2 SCAT进行在轨外定标,并与OSCAT散射计在同时期内的测量结果进行了对比.定标结果显示可以消除因散射计天线指向偏差带来的方位向测量误差.针对HY-2 SCAT方位向测量偏差进行了误差分析,利用仿真方法以及海洋二号卫星雷达高度计同期测量数据的反演结果进行比对,验证了误差来源.

海洋二号有效载荷微波散射计数据处理系统的设计

海洋二号有效载荷微波散射计是由中科院空间中心研制的一种星载微波遥感器。它采用笔型波束圆锥扫描脉冲体制,主要用来测量海面风矢量,具有广泛的应用需求。着重介绍了散射计的数据处理系统的功能、结构及部分实验结果。

海洋二号卫星厘米级定轨的实施建议

针对海洋二号(HY-2)卫星如何实现厘米级定轨问题,提出下列建议:海洋二号卫星不必采用DOR IS定轨;给海洋二号卫星装备无电功耗需求的激光后向反射镜阵列,以便对它进行多个SRL测站观测的激光厘米级定轨;给海洋二号卫星装备具有双频载波相位测量能力的GPS信号接收机,实现高精度的星载GPS测量定轨。

海洋二号卫星A星微波散射计在台风遥感监测中的应用

海洋二号卫星A星(HY-2A)搭载的微波散射计具有全天时、全天候的全球海面风场观测能力,每天可以观测全球90%的区域,捕捉到全球海域几乎所有的海洋气旋,是目前在轨运行的唯一具有该能力的海洋微波有效载荷。同时,微波散射计还可以确定台风强度、位置、方向和结构,为台风灾害的预警和预防提供有力的数据支撑。

海洋二号卫星A星雷达高度计在海洋防灾减灾中的应用

海洋二号卫星A星（HY-2A）是我国第一颗海洋动力环境卫星.HY-2A卫星集主、被动微波遥感器于一体,具有高精度测轨、定轨能力与全天候、全天时、全球海洋探测能力.2011年8月16日,HY-2A卫星成功发射.2012年1月卫星完成在轨测试,各项测试均达到设计指标[1],并在3月交付使用.雷达高度计是HY-2A卫星的主要载荷之一,主要用于全球海面高度、有效波高和海面风速的观测.其数据产品已经成功应用于海洋防灾减灾、海洋环境保护、海洋科学研究以及国防建设等领域,有效发挥了HY-2A卫星的经济和社会效益.

海洋二号卫星A星数据产品国际化应用实例

海洋二号卫星A星（HY-2A）是我国第一颗海洋动力环境卫星,它不仅填补了我国海洋动力环境卫星遥感的空白,也是世界上目前唯一在轨运行的综合型海洋动力环境卫星,卫星在轨获得的数据提高了我国灾害性海况预报的水平,为国民经济建设和国防建设、海洋科学研究、全球变化提供了实测数据,同时也在国际对地观测体系中发挥着重要作用.HY-2A卫星在法国、美国和荷兰等国家的海洋业务系统中分别实现了应用,数据质量受到国外用户的普遍认可.

海洋二号卫星用户需求分析

海洋二号卫星(HY—2)已列入国家航天发展计划之中，针对我国目前微波遥感器的发展状况和海洋事业的业务需求，提出发展我国海洋动力环境卫星的设想，包括遥感器的配置与性能指标，卫星轨道、姿态和精密定轨需求等。

我国重力卫星、海洋二号卫星任务与大地测量基准框架之间的互动关系

本文讨论地面大地测量基准框架在我国重力卫星、海洋二号卫星任务的设计、初始化、任务维持、质量控制等方面的作用,以及这两个卫星任务的实施对完善我国大地测量基准框架的作用。并从重力场和海洋环流探测的角度,分析了重力卫星与海洋测高卫星的互补关系。最后,简单介绍了大地测量理论和方法在提高卫星任务总体性能和任务过程质量控制中的作用。

海洋二号卫星A星海面亮温监测及应用

海洋二号卫星A星（HY-2A）是我国自主研制的海洋动力环境卫星,其上搭载的扫描微波辐射计,具备5个频率、9个观测通道,通过圆锥扫描的方式,对海面和大气等目标进行全天时全天候探测,定量化获取海面温度、海面风场、大气水蒸气含量、大气液态水含量、海冰等海洋大气物理参量,直接为海洋防灾减灾、海洋环境保护、海洋科学研究以及国防建设提供服务支撑.

基于散射计风场数据的台风强度诊断方法——以海洋二号卫星数据为例

本文提出了一种基于散射计风场数据的台风定强方法。该方法定义了台风所在海区的一个圆形区域上的风速平均值来对台风进行定强,并使用海洋二号卫星散射计历史数据对该方法进行了验证。验证结果表明,该台风定强方法可以克服散射计反演台风风速过低的问题。与台风强度监测的历史记录比较的结果显示,在台风强度低于"强台风"这一强度等级时,该方法能够有效估算台风强度。

我国海洋二号卫星微波散射计数据处理软件设计

我国第一颗海洋动力环境(HY-2)卫星于2011年8月16日发射上天,HY-2卫星微波散射计数据处理软件是用于生产海面风场矢量的软件,其作用是输入HY-2卫星经过预处理的散射计数据和辅助数据,进行时间标识、波束定位、几何参数计算、后向散射系数(σo)与辐射测量精度(Kp)系数计算、面元匹配、大气校正、海面风场反演等处理,输出具有固定格式的各级数据产品和/或图像产品。主要介绍该软件的结构设计、数据处理流程、接口设计和设计说明,该设计已经用于业务系统研发,软件处理的产品精度经过与浮标的比较,达到了预期的风速误差小于2 m/s、风向精度小于20°的要求,证明了该设计的正确性。

中国航天再次奏响蓝色海洋进行曲——海洋二号卫星成功交付使用

3月2日，海洋二号卫星在轨交付仪式在京举行，卫星由研制单位中国航天科技集团公司正式交付给用户国家海洋局，至此，海洋二号卫星正式投入使用。

海洋二号C卫星船舶自动识别系统优化与应用

为降低卫星在船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)载荷频段电磁干扰处理工程实施代价,打破近海海域接收屏障,文章提出了AIS赋形高增益梯度天线、AIS抗电磁干扰与连续捕获等载荷优化方法,并开展了整星AIS频段电磁环境优化设计与处理。相关优化措施的有效性在卫星地面测试过程得到了验证,卫星入轨后,AIS载荷可适应卫星工作工况,在轨接收效能得到进一步验证。结合海洋二号C(HY-2C)卫星AIS载荷在轨表现,分析了AIS数据应用情况,给出了后续AIS载荷在设计及工程上的优化建议。

海洋二号卫星散射计风场产品真实性检验及分析

利用国际海-气综合数据集(ICOADS)中的海面风场实测数据作为真实值,对海洋二号卫星散射计风场产品进行真实性检验,得到初步结论:(1)在中、低风速条件下,海洋二号散射计风速与ICOADS实测风速具有较好一致性,但在较高风速条件下海洋二号散射计会出现风速低估现象;(2)海洋二号散射计风向与ICOADS实测风向的误差主要集中在-15°—15°范围内,在低风速条件下,海洋二号散射计与ICOADS两者风向存在较大偏差,风向多解也主要发生在低风速时;(3)在2—24 m/s风速条件下,剔除超过3个标准偏差风速样本后,海洋二号与ICOADS两者风速的平均绝对误差为1.36 m/s,均方根误差为1.92 m/s,若忽略风向多解的影响,两者风向的平均绝对误差为14.98°,均方根误差为20.21°。

基于Jason-3的海洋二号C卫星IGDR数据质量评估

为了评估国产第3颗海洋动力环境卫星海洋二号C卫星(HY-2C)高度计产品质量,选择HY-2C卫星15~56周期的IGDR数据进行统计分析与质量评估。首先分析了HY-2C卫星IGDR数据的完整性和有效性;然后以同期Jason-3卫星GDR数据为参考,利用标准差、均方根误差(RMSE)、皮尔逊相关系数等方法分析了两卫星之间的后向散射系数、有效波高、海况偏差、电离层延迟改正和湿对流层延迟改正等地球物理参数的日均值情况;最后统计了HY-2C卫星地面轨迹自交叉点海平面异常(SLA)不符值以及HY-2C和Jason-3之间的互交叉点SLA差值。结果显示:HY-2C数据完整性较高,有效性较好;与Jason-3对应的地球物理参数日均值一致性较好;地面轨迹自交叉点SLA不符值的RMSE为5.80 cm,平均值为0 cm;互交叉点SLA差值的RMSE为5.46 cm,平均值为1.84 cm。因此,HY-2C卫星整体运行稳定,精度与Jason-3接近,达到了设计要求。