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【微课堂】卫星数据接收的那些事儿(记录篇)

2017-05-17 吴业炜 中科院遥感地球所


继卫星数据接收规划篇、接收篇,本期推出记录篇。

上期说到,卫星信号经信号放大、下变频、解调和译码处理之后输出卫星原始数据,供后端记录和预处理系统进行处理。也就是说,当卫星信号被接收系统捕获和处理后,它们的下一个目的地,就是数据记录系统。


什么是数据记录?


数据记录系统的核心任务就是将接收系统从看不见摸不着的卫星下行信号中,“抽丝剥茧”般提取出卫星基带数据,如实的保存下来,为后续图像处理提供可用的原材料。

简单地说,就是将基带数据以“101001111”形式的二进制数据流保存下来。

卫星的星上存储空间有限,只有在卫星过境地面接收站时,保证卫星下行数据接收、记录的成功率,才能节约卫星能源、提高卫星数据实效性,因此数据接收、记录的成功率是地面站最重要的指标。


注意了!地面站最重要指标是数据接收、记录的成功率!


干脆这么说吧,——无论你的眼睛看到了什么,如果不把它们记录下来,一切都是过眼云烟……



记录系统能够干些啥?


可是,地面接收站的科学家们并非超人,没有办法在每秒上百万个比特进行数据采集的情况下,准确地判断数据的好坏。于是记录系统通常会提供一些辅助功能帮助科学家在数据接收记录的同时,对卫星数据的质量进行判断,从而对系统工作状态做出迅速判断和调整。对地观测卫星数据质量最直观的质量判断手段是卫星数据的移动窗显示。


  • 数据采集:进入记录系统的时钟信号和数据信号经过数据采集板卡的处理后变成了二进制数据流。


  • 数据保存:为了方便后续系统对数据识别,从而完成数据的处理和长期存储,记录系统需要对二进制数据流进行打包,按照与后端处理系统的约定记录格式,将数据保存下来。


  • 移动窗显示:根据卫星数据的接口定义,将基带数据中的图像数据提取出来,结合下行辅助数据(几何及姿态信息、辐射信息)对载荷数据进行成像,在接收站本地或远程进行实时滚动显示。如果某一时刻图像不正常,则说明当前时刻接收、记录到的数据存在问题。




记录系统长啥样? 


随着技术发展,除了部分专用设备(如数据采集卡、数据解密卡)外,记录系统主要由通用服务器、交换机等通用设备组成:



记录系统登陆界面:



移动窗显示(Z3卫星为例):



内容链接


2016年,地面站承担的国内外卫星任务包括:我国的环境与灾害监测预报小卫星星座A、B、C(HJ-1A/1B/1C)、资源一号02C(ZY-02C)、资源三号(ZY-03)、资源三号02(ZY302)、实践九号A/B(SJ-9A/9B)、中巴地球资源卫星04星(CBERS-04)、高分一号(GF-1)、高分二号(GF-2)、高分三号(GF-3)、高分四号(GF-4)等陆地观测卫星,我国的暗物质粒子探测卫星(DAMPE)、实践十号返回式科学实验卫星(SJ-10)、量子科学实验卫星(QUESS)等空间科学卫星,以及法国SPOT-6/7和PLEIADES-1A/1B、加拿大RADARSAT-2、美国LANDSAT-8、NPP卫星等国外卫星。接收卫星数量总计23颗,完成数据接收、记录任务总计23,367条轨道,数据接收、记录成功率达到99.7%。 



图/文 中国遥感卫星地面站吴业炜



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