风云三号D卫星GPS信号功率调整及干扰分析

全球定位系统(global positioning system,GPS)卫星的IIR和IIF卫星能够在各个信号分量之间重新分配其发送信号的功率,一个或多个GPS信号可以在指定区域根据需要进行功率调整或者关闭。分析GPS信号的变化特征对于地面和空间应用有重要的意义。风云三号D(FengYun-3D,FY-3D)卫星是中国极轨气象卫星之一,利用FY-3D卫星实际测量数据可以帮助GPS用户全面了解GPS功率调整的特点。首先,利用FY-3D运行轨道全球覆盖的特点分析GPS信号的强度,特别是GPS信号功率调整时间段信号变化的特点;然后,使用在轨数据研究了全球范围L波段信号干扰的特征,得到了干扰对全球导航卫星系统掩星探测仪掩星天线的自动增益控制和基底噪声的影响。结果表明:从2020-02-14开始的GPS功率调整以[35°N,37°E]和[35°N,69°E]为中心,覆盖半径约为7500 km,在该区域内GPS P(Y)码功率增加约10 dB;GPS L1和L2频段在中东地区持续受干扰的影响,该区域的基底噪声比其他区域增加约3~10倍;干扰区域中心点和GPS功率调整区域中心点大致在同一位置。GPS卫星的功率调整和信号干扰对GPS用户,特别是低轨卫星的定位有明显的影响,在GNSS接收机设计时应引起重视。

风云三号D气象卫星全球数据获取方法及数据分发

风云三号D气象卫星搭载10个载荷:中分辨率光谱成像仪Ⅱ、微波成像仪、微波温度计Ⅱ、微波湿度计Ⅱ、红外高光谱大气探测仪、近红外高光谱温室气体监测仪、广角极光成像仪、电离层光度计、空间环境监测器和全球导航卫星掩星探测仪。这10个载荷每天连续对地球探测,并获取数据,卫星将载荷探测数据经过实时空对地广播链路向全球用户广播;同时,通过延时空对地广播链路将全球延时数据对国内的广州、乌鲁木齐、佳木斯、喀什,北极及南极站进行数据下传,这四个国内站及两个极地站收到全球数据后,在45 min内,通过地面商用通信链路将数据传送到数据处理中心,数据处理中心对收到的数据进行汇集、分包、质量判断、预处理、产品生成等处理后,通过专线或互联网将数据发送给用户;同时,各气象、海洋及其他用户还可以通过用户利用站进行数据的接收及应用。

风云三号(D)气象卫星微波湿温度计系统建模和仿真

针对风云三号卫星微波湿温度计,该文建立了全功率式微波辐射计系统的仿真模型,重点对热辐射噪声源、混频器、低噪放、滤波器与检波器等关键性器件进行了参数化建模。从信号处理的角度对全功率式微波辐射计的工作过程进行了模拟,并对仿真系统的输出功率、灵敏度和线性度进行评估与分析。通过与实际仪器的测试结果对比,验证了所提仿真模型的正确性。

FY-3D中分辨率成像仪图像地理定位误差来源分析

以风云三号D星(FY-3D)中分辨率成像仪(MERSI)的图像地理定位为背景,针对现阶段FY-3D图像与海岸线匹配时误差表现为周期性振荡的现象,从卫星轨道和姿态控制的角度出发,分析了当前卫星运行策略对图像地理定位精度的影响。首先,建立了当前FY-3D卫星动力学模型和成像模型;然后,以FY-3D/MERSI真实遥感图像为基础,分析姿轨控分系统对遥感图像周期性定位造成的误差;最后,通过对比数值仿真结果与真实图像数据,对来自姿轨控分系统的图像定位误差来源进行了验证。研究表明,姿轨控分系统的轨道、姿态预报误差以及载荷安装误差都会导致成像基准产生偏差,进而使图像的地理定位误差呈现周期性振荡现象。

FY-3D星微波湿温探测仪通道响应函数的影响分析

微波湿温探测仪(MWHTS)的通道响应函数(SRF)一般被认为近似于矩形函数,然而从实际SRF的测试数据来看,MWHTS各个频段不同通道的SRF存在一定的带内波动。本文利用大气辐射传输模拟器(ARTS)模拟了MWHTS中118 GHz各通道不同场景的亮温谱,并输入至前期建立的MWHTS系统仿真模型中,通过定标得到了仪器的输出亮温,进而评估实测SRF对亮温测量及其反演的大气温度廓线的影响,并利用卫星实测数据进行了对比验证。结果表明,亮温偏差与实际SRF的带内波动呈现线性正相关的关系,当带内波动大于3 dB时,亮温偏差可以达到0.2—0.5 K。SRF的带内波动会造成大气温度廓线反演误差,特别是在高度为1.8 km时,误差最大可以达到0.8—0.9 K,该仿真结果与卫星实测数据结果一致。因此在使用数据同化方法对数值天气预报(NWP)进行模拟时,需要特别注意具有较大SRF带内波动的通道所引起的亮温偏差,这对于未来卫星数据的应用具有重要的研究价值。