风云二号卫星云图月亮干扰的分析

摘 要：通过对风云二号卫星云图成像原理分析，找到卫星云图出现亮带的机理，并对亮带进行分析，得到形成亮带的可能原因为月亮干扰直流恢复，并计算卫星和月亮相对位置关系，证明了分析的正确性。

关键词：风云二号卫星 云图 月亮干扰

中图分类号：P412.27文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）04（c）-0224-02

风云二号卫星云图已成为气象预报预测和环境监测等须臾不可缺少的重要手段，随着风云卫星数据应用的不断深入，国内外用户对风云二号卫星数据的时效和质量等要求会越来越高，数据的稳定、准确已是最基本要求[1][2]。然而，在风云二号云图获取过程中会收到各种原因的干扰，导致图像质量欠佳，对应用造成影响，因此需要对降低图像质量的原因进行深入分析，找到影响图像质量的根源，才能采取针对性措施。在图1中，云图下部出现一条亮带，这种现象在风云二号云图获取过程中频繁出现，本文将对这种现象进行分析，找出引起亮带的原因，为应对此类现象打下基础。

1 风云二号成像原理

风云二号卫星的云图成像由星上仪器扫描辐射计实现。扫描辐射计分别利用卫星自旋与扫描机构步进实现从西到东和自北向南的扫描，接收来自地球的可见光、红外和水汽辐射，获得可见光、红外云图和水汽分布图。扫描辐射计成像时的扫描控制等工作时序信号由扫描同步器提供，如图2所示。

其中，“直流恢复”信号用于扫描辐射计电子学产生钳位信号，实现电子线路的清零以备开始新一条扫描线。在直流恢复期间辐射计扫到冷空间，通过辐射计的电子线路，把4K的冷空间，作为零辐射的基准[3][4]。

设“直流恢复”期间冷空间背景信号为Vb，地球成像时获取的信号为Vearth，则图像信号Vs为：Vs=Vearth-Vb。该处理在电路上采用减法器实现，其中，Vb在一行成像时间内保持。

在通常情况下，“直流恢复”期间获取的4K冷空间背景信号Vb≈0。但在强信号进入后，红外波段背景信号Vb表现为强信号，若Vb值与地球信号相当，则成像时经过信号处理后Vs≈0，在红外通道图像上表现为一条亮带。若Vb值小于地球信号，则红外通道亮条带中会变暗，显现出地球图像。

2 现象初步分析

该文以2011年10月11日11时FY2E获取图像中出现亮带为例进行分析，亮带位于云图南北范围为495～550行，只在红外通道出现，可见光波段没有。按照辐射计扫描步进角度140urad可以得到，产生亮带的强目标成像范围在星下点北面5.6～6 °。亮带南北宽度为55行左右，整个FY-2圆盘云图南北角度为20 °，行数为2500行，则亮带南北角度约为0.44 °。经计算，卫星从11点0时0分开始扫描，那么出现现象的时间区间约为11时5分至11时5.5分。

根据以上分析，初步判断为月亮信号进入直流恢复期间。月表可见光反照率约为12%，红外温度相当于150～400 K。可见光波段背景信号Vb为弱信号，成像时经过信号Vs处理后略有减小，此时对可见光通道图像影响不明显。符合在红外波段中出现而可见光波段没有的现象。

3 结语

本文根据风云二号卫星的成像原理，分析了卫星云图产生亮带的可能原因为月亮信号进入扫描辐射计直流恢复阶段，使扫描辐射计电子线路清零的冷空间背景信号产生变化，并根据实际卫星轨道和姿态计算卫星与月亮的相对位置关系，证明了分析的正确性，在以后的多次云图产生亮带的实际过程中，也验证了是月亮干扰导致，为风云二号卫星业务服务保障提供了参考。

参考文献

[1]许健民，杨军，张志清，等.我国气象卫星的发展与应用[J].气象，2010，36（7）：94-100.

[2]许健民.中国气象卫星发展现状及趋势[J].科技导报，2010，28（6）.

[3]陈桂林，栾炳辉.FY-2C星多通道扫描辐射计及其在轨运行[J].上海航天，2005，22（B12）：2l-27.

[4]王玉花.FY-2C星云图成像技术[J].上海航天，2005（增刊）：16-20.

[5]章仁为.卫星轨道姿态动力学与控制[M].北京：北京航空航天大学出版社，1998.

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