風云二號衛(wèi)星云圖月亮干擾的分析

摘 要：通過對風云二號衛(wèi)星云圖成像原理分析，找到衛(wèi)星云圖出現(xiàn)亮帶的機理，并對亮帶進行分析，得到形成亮帶的可能原因為月亮干擾直流恢復，并計算衛(wèi)星和月亮相對位置關系，證明了分析的正確性。

關鍵詞：風云二號衛(wèi)星 云圖 月亮干擾

中圖分類號：P412.27文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0224-02

風云二號衛(wèi)星云圖已成為氣象預報預測和環(huán)境監(jiān)測等須臾不可缺少的重要手段，隨著風云衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用的不斷深入，國內(nèi)外用戶對風云二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的時效和質量等要求會越來越高，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、準確已是最基本要求[1][2]。然而，在風云二號云圖獲取過程中會收到各種原因的干擾，導致圖像質量欠佳，對應用造成影響，因此需要對降低圖像質量的原因進行深入分析，找到影響圖像質量的根源，才能采取針對性措施。在圖1中，云圖下部出現(xiàn)一條亮帶，這種現(xiàn)象在風云二號云圖獲取過程中頻繁出現(xiàn)，本文將對這種現(xiàn)象進行分析，找出引起亮帶的原因，為應對此類現(xiàn)象打下基礎。

1 風云二號成像原理

風云二號衛(wèi)星的云圖成像由星上儀器掃描輻射計實現(xiàn)。掃描輻射計分別利用衛(wèi)星自旋與掃描機構步進實現(xiàn)從西到東和自北向南的掃描，接收來自地球的可見光、紅外和水汽輻射，獲得可見光、紅外云圖和水汽分布圖。掃描輻射計成像時的掃描控制等工作時序信號由掃描同步器提供，如圖2所示。

其中，“直流恢復”信號用于掃描輻射計電子學產(chǎn)生鉗位信號，實現(xiàn)電子線路的清零以備開始新一條掃描線。在直流恢復期間輻射計掃到冷空間，通過輻射計的電子線路，把4K的冷空間，作為零輻射的基準[3][4]。

設“直流恢復”期間冷空間背景信號為Vb，地球成像時獲取的信號為Vearth，則圖像信號Vs為：Vs=Vearth-Vb。該處理在電路上采用減法器實現(xiàn)，其中，Vb在一行成像時間內(nèi)保持。

在通常情況下，“直流恢復”期間獲取的4K冷空間背景信號Vb≈0。但在強信號進入后，紅外波段背景信號Vb表現(xiàn)為強信號，若Vb值與地球信號相當，則成像時經(jīng)過信號處理后Vs≈0，在紅外通道圖像上表現(xiàn)為一條亮帶。若Vb值小于地球信號，則紅外通道亮條帶中會變暗，顯現(xiàn)出地球圖像。

2 現(xiàn)象初步分析

該文以2011年10月11日11時FY2E獲取圖像中出現(xiàn)亮帶為例進行分析，亮帶位于云圖南北范圍為495～550行，只在紅外通道出現(xiàn)，可見光波段沒有。按照輻射計掃描步進角度140urad可以得到，產(chǎn)生亮帶的強目標成像范圍在星下點北面5.6～6 °。亮帶南北寬度為55行左右，整個FY-2圓盤云圖南北角度為20 °，行數(shù)為2500行，則亮帶南北角度約為0.44 °。經(jīng)計算，衛(wèi)星從11點0時0分開始掃描，那么出現(xiàn)現(xiàn)象的時間區(qū)間約為11時5分至11時5.5分。

根據(jù)以上分析，初步判斷為月亮信號進入直流恢復期間。月表可見光反照率約為12%，紅外溫度相當于150～400 K?？梢姽獠ǘ伪尘靶盘朧b為弱信號，成像時經(jīng)過信號Vs處理后略有減小，此時對可見光通道圖像影響不明顯。符合在紅外波段中出現(xiàn)而可見光波段沒有的現(xiàn)象。

3 結語

本文根據(jù)風云二號衛(wèi)星的成像原理，分析了衛(wèi)星云圖產(chǎn)生亮帶的可能原因為月亮信號進入掃描輻射計直流恢復階段，使掃描輻射計電子線路清零的冷空間背景信號產(chǎn)生變化，并根據(jù)實際衛(wèi)星軌道和姿態(tài)計算衛(wèi)星與月亮的相對位置關系，證明了分析的正確性，在以后的多次云圖產(chǎn)生亮帶的實際過程中，也驗證了是月亮干擾導致，為風云二號衛(wèi)星業(yè)務服務保障提供了參考。

參考文獻

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[2]許健民.中國氣象衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].科技導報，2010，28（6）.

[3]陳桂林，欒炳輝.FY-2C星多通道掃描輻射計及其在軌運行[J].上海航天，2005，22（B12）：2l-27.

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[5]章仁為.衛(wèi)星軌道姿態(tài)動力學與控制[M].北京：北京航空航天大學出版社，1998.