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遥感卫星
吉林一号遥感卫星介绍
简介
遥感卫星是对地球和大气的各种特征和现象进行遥感观测的人造地球卫星。包括气象卫星、地球资源卫星、海洋观测卫星、环境监测卫星和侦察卫星等。遥感卫星在空间利用遥感器收集地球或大气目标辐射或反射的电磁波信息，并记录下来，由信启、传输设备发送回地面进行处理和加工，判读地球环境、资源和景物等信息。遥感卫星由卫星平台、遥感器、信息处理设备和信息传输设备组成。
近年来全球空间对地观测技术的发展和应用已表明，遥感卫星技术是一项应用广泛的高科技，不论是欧美发达国家还是亚太地区的发展中国家都十分重视这项技术。过去十年里，有149颗遥感卫星发射升空，包括28颗特定目的的气象卫星，为政府服务和商业用途。一共有29个国家参与这些卫星的发射。在接下来的十年里，即2012至2021年间，将要发射的卫星数目预计要翻番，多达288颗（包括49颗气象卫星），参与国家总共42个。
2005年，长光卫星技术有限公司核心技术团队结合多年航天遥感载荷的研制经验，提出了“星载一体化”卫星设计理念，并开展了相关关键技术研究。2014年，吉林一号卫星工程批准立项后，长光卫星技术有限公司依托技术团队10多年的技术积累，坚持星载一体化的技术路线，充分发挥商业运营模式灵活高效的管理优势，合理统筹卫星研制成本与性能指标，严格方案设计、元器件选型、整星测试等关键环节的质量管控，不断优化卫星研制技术流程，按工程总体计划完成了1颗吉林一号光学A星、2颗灵巧视频卫星和1颗新技术验证卫星的研制工作，并于2015年10月7日成功发射一箭四星。其中：
吉林一号光学A星作为我国首颗自主研发的商业遥感高分辨率卫星，实现了常规推扫、大角度侧摆、同轨立体和条带拼接等多种成像模式，地面像元分辨率达到全色0.72米、多光谱2.88米，整体性能与国际先进的商业遥感卫星相当。灵巧视频卫星作为国际上首颗米级彩色视频成像卫星，能够获取高清4k动态影像，实现了目标区域的动态实时监测。灵巧技术验证星对国产高灵敏度CMOS芯片和非沿轨复杂曲线成像等技术进行了在轨验证，为开展后续遥感卫星研制奠定了坚实基础。
吉林一号光学A星
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成像模式 |
常规推扫、大角度侧摆、条带拼接、立体成像 |
|
分辨率 |
全色≤0.72米 多光谱≤2.88米 |
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轨道高度 |
656千米 太阳同步轨道 |
|
幅宽 |
≥11.6公里 |
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最大侧摆角 |
±45° |
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卫星总质量 |
＜420千克 |
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设计寿命 |
＞3年 |
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重访周期 |
3.3天 |
灵巧视频星
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成像模式 |
凝视视频 |
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分辨率 |
≤1.13米 |
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轨道高度 |
656公里 太阳同步轨道 |
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地面覆盖宽度 |
4.6公里×3.4公里 |
|
最大侧摆角 |
±45° |
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卫星总质量 |
＜95千克 |
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设计寿命 |
＞1年 |
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重访周期 |
3.3天 |
技术验证星
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成像模式 |
常规推扫、凝视视频、灵巧成像、立体成像 |
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分辨率 |
≤4.7米 |
|
轨道高度 |
656公里 太阳同步轨道 |
|
地面覆盖宽度 |
≥9.6公里 |
|
最大侧摆角 |
±45° |
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卫星总质量 |
＜57千克 |
|
设计寿命 |
＞1年 |
|
重访周期 |
3.3天 |
在充分继承吉林一号灵巧视频卫星01星和02星的研制技术方案与成熟产品，并根据用户及市场的反馈后，公司对中心计算机、载荷、电源、数传分系统进行了升级，提高视频星的业务运行能力，并增加了喷气推进系统用于轨道维持，成功研制了新的吉林一号视频卫星，并于2017年1月9日于酒泉卫星发射中心由快舟一号甲运载火箭成功发射吉林一号视频3星（林业一号卫星）。卫星运行在535.35km轨道高度上，具有TDI推扫成像、凝视/半凝视视频成像、空间天文目标拍摄、夜景拍摄等多种成像模式，可获取优于1m分辨率彩色动态视频，视频成像幅宽大于11km×4.5km，还可获取亚米级静态图像，幅宽大于13km，整星重量小于165kg，该卫星的各项数据都达到国际先进水平。
视频3星
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成像模式 |
TDI推扫成像、凝视/半凝视视频成像、空间天文目标拍摄、夜景拍摄 |
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分辨率 |
优于1米 |
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轨道高度 |
535公里 太阳同步轨道 |
|
地面覆盖宽度 |
≥11km |
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最大侧摆角 |
±45° |
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卫星总质量 |
＜165千克 |
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设计寿命 |
＞3年 |
|
重访周期 |
2天 |
吉林一号系列卫星业务运行以来，公司先后向国家部委、国防用户、吉林省有关厅局、科研院所、商业公司、创客和普通大众等各类用户提供遥感数据上千景；提供了大量的卫星标准影像产品和系统级解决方案；联合相关业务单位和应用部门开展了多个行业的遥感应用并取得了丰硕成果。尤其在国内外多次重大自然灾害发生时，公司启动应急响应机制，及时获取了灾区遥感影像数据并提供给有关国家和部门，取得了良好的用户反馈。
农业利用示范
林业利用示范
生态环保利用示范
当前，卫星遥感信息产品已广泛应用于国防安全、国土勘察、环境保护、农林业调查、减灾防灾、交通运输、测绘导航、公共服务等诸多领域，涉及的用户包括：军队用户、政府部门、科研院所以及测绘地矿等行业用户和社会大众。
不同行业、不同用户虽然对卫星遥感数据的需求各不相同，但归纳起来主要体现在空间分辨率、时间分辨率、无控定位精度和光谱分辨率等几个方面，其中最核心的两个指标是空间分辨率和时间分辨率。空间分辨率主要取决于星载光学相机的性能，而时间分辨率则必须通过建设卫星星座才能解决。为满足各类用户的不同需求，必须建设具有一定数量规模、空间分辨率高、谱段信息丰富、数据类型多样的遥感卫星星座，以满足宽覆盖、高分辨率、高动态响应等要求。其中：
Ø 空间分辨率应优于1米；
Ø 谱段范围包含可见光、近红外和短波红外等；
Ø 对全球重点目标单日重访次数不少于20次；
Ø 全国有效覆盖不超过45天；
Ø 最长应急响应时间小于20小时。
综合考虑卫星分辨率、幅宽、轨道等技术指标和星座建设的投资效益比，经反复论证和仿真分析，公司计划采用宽幅成像、高分辨成像和灵巧视频3大类技术较为成熟的卫星，于2020年前构建完成由62颗卫星组成的遥感卫星星座。其中：
Ø 宽幅成像卫星布设3颗，运行在轨道高度517公里、轨道倾角97.38°的太阳同步轨道上，轨道升交点赤经为338.3°，降交点地方时11:00am，3颗卫星在同一轨道面内按照相位120°等间隔分布。
Ø 高分辨率卫星布设3颗，运行在轨道高度545公里、轨道倾角97.59°的太阳同步轨道上，轨道升交点赤经和降交点地方时与宽幅成像卫星相同，3颗卫星在同一轨道面内按照相位120°等间隔分布。
Ø 灵巧视频卫星布设56颗，分别运行在7个高度535 公里、倾角97.43°～97.64°、降交点地方时09:30am～14:30pm的太阳同步轨道和2个高度535公里、倾角47°的低倾角轨道上。其中：降交点地方时09:30am、12:00am和14:30pm的3个太阳同步轨道面内，相位间隔60°设置6颗灵巧视频卫星；其余4个太阳同步轨道面内，相位间隔45°设置8颗灵巧视频卫星；2个低倾角轨道面升交点赤经相差180°，每个轨道面内相位间隔120°设置3颗灵巧视频卫星。
表1 吉林一号卫星星座构型表
|
卫星 类型 |
轨道 类型 |
轨道 高度 |
轨道 倾角 |
降交点 地方时 |
轨道 面 |
颗数/面 |
相位 分布 |
卫星 数目 |
卫星能力 |
设计寿命 |
|
吉林一号光学A星 |
太阳 同步 轨道
|
656公里 |
98.04° |
10:30am |
1 |
1 |
--- |
1 |
0.72米分辨率11.7公里幅宽； |
3年已在轨 |
|
高分辨率卫星 |
545公里 |
97.59° |
11:00am |
1 |
3 |
120° |
3 |
0.5米分辨率20公里幅宽 |
5年 |
|
|
宽幅成像卫星 |
517公里 |
97.38° |
11:00am |
1 |
3 |
120° |
3 |
1米分辨率145公里幅宽 |
5年 |
|
|
灵巧视频卫星 |
535公里 |
97.43° 97.45° 97.64° |
09:30am 12:00am 14:30pm |
3 |
6 |
60° |
18 |
0.9米视频0.75米推扫 24公里幅宽 |
5年 |
|
|
97.49°97.52° 97.59° 97.60° |
10:30am 11:30am 12:30am 13:30pm |
4 |
8 |
45° |
32 |
|||||
|
低倾角轨道 |
47° |
-- |
2 |
3 |
120° |
6 |
经过仿真分析，2020年底上述卫星星座建成后，将具备以下能力：
1、重访能力
Ø 全球热点地区平均30分钟重访，其中，赤道地区平均约24min，南北纬20°附近地区平均约20min，南北纬40°附近地区平均约17min，南北纬60°附近地区平均约13min；
Ø 重点地区天内重访20次以上，其中，赤道地区25次/天，南北纬20°附近地区26次/天，南北纬40°附近地区37次/天，南北纬60°附近地区45次/天。
2、覆盖能力
Ø 天内可观测全球800多个热点目标；
Ø 36天内可实现全国国土有效覆盖；
3、遥感产品
Ø 0.5米分辨率和亚米级分辨率的静态影像，0.92米的高清动态视频影像；
Ø 包含可见光、近红外和短波红外等多个谱段，可满足特定应用需求；
Ø 可提供无控定位精度10米或幅宽达到140公里的静态影像。
按照公司第二步发展规划，2030年前将实现在轨138颗卫星，可以实现全球任意地点10分钟重访，同时具备全天时、全天候的观测能力。
吉林一号星座能够提供的遥感数据产品规划如下：
表2 长光卫星公司遥感数据产品分类表
|
全色分辨率 |
标准景大小 |
波段设置 |
|
0.5米 |
20公里×20公里 |
20谱段（全色：0.5米；蓝、绿、红、近红外2米，其余4米；短波红外：5米） |
|
0.5-1.0米 |
11.6公里×11.6公里 |
4谱段（全色：0.72米；蓝、绿、红：2.88米） |
|
20公里×4.5公里 （真彩色视频，时长1分钟） |
3谱段（蓝、绿、红：0.92米） |
|
|
24公里×24公里 |
5谱段（全色：0.8米；蓝、绿、红：3.2米） |
|
|
140公里×140公里 |
5谱段（全色：优于1.0米；蓝、绿、红：优于4.0米） |
|
|
5米 |
115公里×115公里 |
25谱段（全色：5米；蓝、绿、红、近红外5米；叶绿素吸收、荧光波段，生物量，叶面积指数，氧气吸收波段，卷积云探测波段，作物含水量等波段分辨率分别为5米、10米、30米不等；短波红外、中波红外、长波红外分别为100米、100米、200米） |
公司具备各级影像产品生产的能力，可以提供“一张图”生产服务，各级影像产品说明如表3所示。
表3长光卫星公司遥感影像产品内容
|
影像类型 |
产品名称 |
英文缩写 |
产品说明 |
产品分级 |
|
推扫影像 |
传感器校正产品 |
SC |
传感器校正产品是指经过辐射校正和传感器校正的产品，该级产品附带有影像的轨道、姿态、相机参数文件和RPC模型参数文件 |
1 |
|
系统几何纠正产品 |
GEC |
系统几何纠正产品是指在传感器校正产品的基础上，按照一定的地球投影，以一定地面分辨率投影在地球椭球面上的几何产品，影像带有相应的投影信息。该产品附带RPC模型参数文件 |
2 |
|
|
精纠正产品 |
eGEC |
精纠正产品是在系统几何纠正产品的基础上，利用控制点消除了部分轨道和姿态参数误差，将产品投影到地球椭球面上的几何产品，该产品附带RPC模型参数文件 |
3 |
|
|
正射纠正产品 |
GTC |
正射纠正产品是利用精细的DEM和控制点进行正射纠正的，由于在正射纠正时，改正了由于地形起伏而造成的像点位移，因此不再提供RPC参数文件，但带有相应的地理编码 |
4 |
|
|
增值产品 |
VA |
增值产品指道路监测产品、图像融合产品、GIS地理叠加产品等根据具体用户定制的图像产品 |
5 |
|
|
视频影像 |
传感器校正帧序列产品 |
SC |
指0级数据经辐射校正、传感器校正、贝尔色彩重建后的产品；该产品为帧序列图像数据，每帧均附带RPC模型参数文件。 |
1A |
|
传感器校正视频产品 |
SCA |
指1级产品数据经过视频稳像后建立的视频影像产品。该产品每帧均附带RPC模型参数文件。（空间配准后的帧序列+视频） |
1B |
|
|
目标跟踪监视产品 |
TTC |
利用SCA产品对点状动目标进行检测并追踪和记录其运动轨迹和运动速度，或者对面状刚体目标进行检测并追踪和记录其形状、运动轨迹和运动速度。 |
2 |
|
|
目标变化监测产品 |
TVM |
利用SCA产品对面状非刚体目标进行变化检测并记录其形状变化。 |
||
|
超分重建产品 |
SRM |
针对SCA的单帧序列/多帧序列，进行超分重建，该产品附带RPC模型参数文件。 |