国产“环境一号”(HJ-1)卫星遥感影像桥梁提取研究

基于桥梁与水体的空间关系,结合卫星遥感影像数据包含的多光谱和形态学特征信息,提出一种有效提取国产"环境一号"(HJ-1)卫星遥感影像桥梁目标的方法。利用国产"环境一号"(HJ-1)卫星遥感影像数据进行桥梁目标提取试验。结果表明,该方法能快速、准确、有效地提取"环境一号"卫星影像中的桥梁目标,具有一定的应用价值。

环境减灾二号A/B卫星16 m相机设计与验证

针对环境减灾二号A/B卫星环境评估、灾害监测、灾后恢复重建的需求,文章设计了一种单台地面分辨率优于16 m、对地幅宽大于200 km、5谱段推扫成像的空间遥感相机。该相机具有超大视场和轻小型等特点。经在轨验证,16 m相机各项指标满足设计要求,图像清晰、层次分明,在各类应用领域发挥了较大效能,可为农业、水土、森林资源普查及灾害、生态监测等提供参考。

环境减灾二号A/B卫星16m相机在植被遥感监测中的应用测试

植被遥感监测是我国在生态监测、生物多样性保护等方面的主要研究内容之一。文章选取以北方暖温带落叶林为主的黄龙县和以南方亚热带常绿林为主的开化县为研究区,以归一化植被指数(NDVI)为监测指标,以空间分布、直方图、散点图等统计特征的差异为分析对象,对环境减灾二号A/B卫星CCD影像和高分一号卫星宽视野(WFV)影像的植被遥感监测结果进行对比,以研究环境减灾二号A/B卫星在植被监测方面的应用情况。

环境减灾-1A、1B卫星宽覆盖多光谱CCD相机技术

环境减灾-1A、1B卫星装载的宽覆盖多光谱CCD相机实现了地面像元分辨率优于30m、对地幅宽大于700km、4个谱段推扫成像。CCD相机自2008年9月8日首次开机成像后,不断获取地面可见光信息.图像清晰、层次分明,图像数据广泛应用于灾害监测与评估、灾后恢复重建等方面。文章就HJ-1A、1B卫星CCD相机的设计原理、技术难点、进步点及创新点等进行了总结。

近海水体悬浮物HJ-1号小卫星CCD定量反演研究

基于HJ-1号小卫星CCD数据,开展近海水体悬浮物含量监测研究。采用邻近清洁水体和同日MODIS气溶胶产品的方法对CCD辐亮度数据进行较精准的大气校正;利用得到的水体遥感反射率,结合地面准同步实测悬浮物含量数据建立悬浮物反演模型,获得研究区悬浮物的空间分布。模型的相关系数R2为0.849,平均误差为33.0%,反演结果较为理想。结果表明,HJ-1号小卫星作为中国首个灾害监测小卫星星座,能够实现定量反演近海水体的悬浮物含量,对中国近海水体水质的监测和治理具有重要意义。

环境减灾-1B卫星红外相机的研制

红外相机是环境减灾-1B卫星上的主要载荷之一,具有近红外、短波红外、中波红外和长波红外4个探测谱段,幅宽720km、地面像元分辨率150m/300m,主要用于自然灾害、环境污染等的监测、预报、评估。红外相机的研制中,解决了高精度双面镜扫描及其定标、弱信号高增益放大及载荷轻小型化等关键技术,成功应用了多元红外探测器和空间斯特林制冷技术,中波红外和长波红外通道共用一个光路,集成到一个焦面上,由同一台斯特林制冷机制冷。其中中波红外和长波红外通道相结合,具有200～500K的大动态范围,提高了对地物热特性和火灾监测的能力。自2008年9月卫星发射以来,红外相机运行稳定,各项指标达到了研制要求,在雪灾、旱灾、火灾和秸秆焚烧、水体污染等环境灾害监测方面有较高的应用价值,已分别纳入到民政部和环保部的卫星减灾、环境监测业务化系统。

环境减灾二号A/B卫星成像模式设计与效能评价

针对环境减灾二号A/B卫星有效载荷类型多、数据量大、各载荷成像约束不同等特点,根据多用户对图像质量、数据需求量、获取时效性的应用需求,设计了环境减灾二号A/B卫星常规成像模式、应急成像模式、特殊成像模式等各类成像模式,并进行了说明。在轨测试结果表明:环境减灾二号A/B卫星成像模式设计正确、合理。经卫星成像效能分析,两颗卫星两天时间内可对全国陆地区域进行覆盖性观测,并可对全球南北纬80°内任一目标进行观测。此文可为后续光学遥感卫星成像模式设计提供参考。

环境减灾-1A、1B卫星星座轨道设计

从工程应用的角度出发,对"环境与灾害监测预报小卫星星座"中的两颗光学卫星——环境减灾-1A、1B卫星进行了轨道和轨道控制方面的设计,对整个星座和两颗光学星的覆盖重访特性进行了设计和分析。

环境减灾-1A、1B卫星控制系统方案及在轨验证

简要介绍了环境减灾-1A、1B卫星姿态控制分系统的主要功能、指标要求、系统组成、工作模式、控制方案设计和主要故障诊断逻辑。根据卫星在轨运行数据,给出了卫星在轨运行的部分曲线和姿态控制、轨道控制的指标实现情况,对姿态控制分系统方案进行了在轨验证。

环境减灾-1A、1B卫星在轨性能评估

环境减灾-1A、1B卫星是我国第一个具有严格成像视场匹配要求的光学对地遥感星座。经过在轨测试,各项指标均满足要求。文章介绍了环境减灾-1A、1B卫星入轨后在轨测试的性能评估结果,对该星座后续业务化应用提供了宝贵数据。

环境减灾二号A/B卫星系统设计与技术创新

环境减灾二号A/B卫星是国家民用空间基础设施中首批启动的业务卫星,星上配置有16 m相机、高光谱成像仪、红外相机和大气校正仪4种光学载荷,具备可见光、高光谱和红外对地成像能力,以及在轨大气同步探测功能。两颗卫星均采用CAST2000公用平台,设计寿命5年,单星质量1065 kg,运行于标称轨道高度为645 km的太阳同步回归轨道。两星在轨组网运行,可实现16 m相机和红外相机2天对全球南北纬80°以内地区全覆盖观测。文章概述了环境减灾二号A/B卫星的主要技术方案,总结了载荷设计新技术、多载荷匹配设计、多样化定标、视觉监测,以及轨道冻结等技术创新点,并介绍了在轨测试和典型应用情况,可为我国后续环境减灾监测遥感卫星系列发展提供参考。

环境减灾-1A卫星Ka频段通信分系统技术

环境减灾-1A卫星(又称多任务小卫星)是亚太多边空间合作的重要任务之一,Ka频段试验分系统(Ka Band Experimental Subsystem,简称KABES)项目作为环境减灾-1A卫星上的试验载荷对于推动亚太多边空间合作具有十分重要的意义。KABES是泰国负责的分系统,其主要任务是在环境减灾-1A卫星上使用Ka频段进行泰国境内地面站与卫星之间数据传输的试验。文章提出了KABES有效载荷的技术方案,阐述了主要关键技术,该分系统已完成星地对接,且在轨运行正常,成功交付用户。

环境减灾二号A/B卫星红外相机在轨性能测试与稳定性评估

环境减灾二号A/B卫星发射入轨后,已经在轨运行1年,期间对2颗卫星上的红外相机展开了一系列在轨测试及其性能评估工作。以2台红外相机获取到的在轨几何特性、辐射特性和在轨遥测等数据为基础,对其幅宽、空间分辨率、谱段间配准、传递调制函数、信噪比、辐射定标精度等指标参数进行全面测试和评估,并对扫描机构稳定性、制冷机工作稳定性、漫反射板反射率及系统稳定性进行评估。在轨性能测试与稳定性评估结果表明:2台红外相机在轨各项系统性能指标良好,工作稳定。

环境减灾二号A/B卫星在轨定标模式设计与验证

环境减灾二号A/B(HJ-2A/B)卫星上搭载了16 m相机、大气校正仪、高光谱成像仪和红外相机4台有效载荷,主要执行中等分辨率下的800 km大幅宽对地观测和定量化遥感任务,因此高精度的辐射定标对环境减灾二号A/B卫星的数据处理和应用至关重要。为了保证4台成像体制各不相同的载荷能够满足在轨长期稳定的辐射响应精度,文章介绍了卫星对日定标、对月定标、偏航定标、载荷内定标等各种在轨辐射定标模式的设计方法,通过卫星获取的在轨定标遥测和图像数据,分析了卫星发射入轨后各种定标模式下遥测及相关定标数据。结果表明:各类型在轨辐射定标模式可以有效实现对4台载荷的辐射定标,获取的高质量辐射定标数据可以满足各载荷在轨长期稳定运行的辐射定标需求,可为后续光学遥感卫星在轨辐射定标设计提供参考。

环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪CCD的Smear效应快速校正方法

环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪采用大面阵帧转移CCD作为成像和存储介质,以满足其高性能成像需求。然而,帧转移型CCD的Smear效应会造成干涉图像累积误差,导致干涉信息不准确,进而引起目标反演光谱失真。为了消除Smear效应影响,传统方法常利用行间信息迭代运算进行校正,导致计算耗时随着探测器面阵变大而增加。文章根据Smear效应产生的机理,推导出一种基于矩阵运算的Smear效应快速校正模型,并通过图形处理器(GPU)并行运算进行加速,以达到高效消除Smear效应的目的。试验结果表明:文章提出的方法能够很好地校正Smear效应引起的误差,同时利用GPU加速后计算速度是传统校正方法的632.4倍。

环境减灾-1A、1B卫星地面综合测试总控系统

介绍了环境减灾-1A、1B卫星地面综合测试总控系统的设计方案、主要设备组成和功能、系统的主要特点,以及应用先进的测试技术对地面测试的关键环节进行重点控制和备份的情况。旨在介绍一种多星地面综合测试总控系统的构建模式,以及当前自动化测试技术和数据库技术在卫星地面综合测试过程中所起到的举足轻重的作用。

环境减灾-1A、1B卫星光学载荷在轨运行情况分析

环境减灾-1A、1B卫星于2008年9月6日发射升空,至2013年7月20日,2颗卫星的4台宽覆盖多光谱CCD相机、1台超光谱成像仪(HSI)和1台红外相机(IRS)已在轨稳定工作近5年,共获取超过61万景2级地面遥感图像数据。文章对在轨运行的光学载荷遥测参数进行了统计和分析,结果表明:DC/DC电压遥测变化量不超过5%,关键光机部位温度遥测变化量小于2.25℃,转动部件电压和电流遥测变化量小于1%,遥测参数均在设计范围内,显示光学载荷在轨稳定正常工作。最后,综合分析了光学载荷图像数据应用情况,分析表明:光学载荷图像数据具有较强的地物影像分类、提取和分辨能力,与国外同类卫星比较,水体识别符合度达到90%以上,旱情分级符合度大于66%,光谱分辨率达到5nm,积雪范围提取精度达到90%以上,在各类应用领域发挥了较大的效能。

环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪设计与验证

高光谱成像仪是环境减灾二号A/B卫星上唯一可以获取高光谱数据的载荷。文章从幅宽和空间分辨率2个方面介绍了国内外高光谱成像仪的发展现状;基于大孔径静态干涉光谱成像(LASIS)技术原理和高光谱成像仪系统组成,提出幅宽增大和空间分辨率提高会带来偏流角偏差控制和高速图像传输等问题;对摆镜“轻巧型”结构、高精度运动部件及大尺寸高精度干涉仪进行设计,以满足偏流角偏差分析提出的高光谱成像仪推扫方向与探测器光谱方向夹角优于2.7′的要求,采用大面阵CCD高速成像技术,实现电路规模仅为原有技术的1/4。环境试验和在轨成像结果表明:高光谱成像仪调制传递函数(MTF)大于0.24,星上定标精度优于2 nm,在轨获取的可见光近红外(VNIR)及短波红外(SWIR)光谱图像立方体正确,曲线准确度相对偏差优于5%,高光谱成像仪的设计具有有效性。

环境减灾二号卫星林草火灾信息监测应用

利用HJ-2A/B卫星16m多光谱数据和48/96m热红外数据,采用多通道合成并结合目视解译方法判识出多光谱影像中的燃烧点和火烧迹地,并采用阈值方法判识热红外影像中的着火点,对HJ-2A/B在森林草原火灾监测中的应用能力进行了评价,结果表明:HJ-2A/B卫星多光谱数据可有效反映林内可燃物燃烧形成的烟区和火烧迹地,热红外影像可较好地反映林内可燃物燃烧信息,该卫星可为我国的林草火灾监测与灾情评估等工作提供数据服务和技术支撑。

环境减灾-1A、1B卫星供配电测试系统设计

描述了环境减灾-1A、1B卫星供配电测试系统的设计与构建方法,系统采用一套设备完成了双星的测试任务,具有集成度、可靠性高等特点。文章首先介绍了HJ-1A、1B双星供配电测试系统的硬件架构,主要包括数字量采集与控制集成化措施,基于星地隔离与卫星安全的内部功能模块设计方法,以及作为自动化测试对测试设备统筹管理的远程控制功能实现方法;其次介绍了控制与采集软件的结构与功能设计,以及软件设计过程中所采取的抗干扰措施;最后提出了供配电测试系统的设计原则,可为后续测试设备的设计提供理论与工程基础。