基本介紹
- 中文名：氣象衛星地面系統
- 外文名：Meteorological satellite ground system
- 定義：測量、控制氣象信息的地面系統
- 任務：對氣象衛星跟蹤測量並接收數據
結構,數據接收與測控站,數據處理中心,數據收集系統,數據利用站,運行所需人才,常見干擾因素,風雲氣象衛星地面套用系統的經驗,
結構
地面套用系統是氣象衛星系統工程中十分重要的組成部分，它負責衛星發射後對衛星有效荷載的運行管理，以及從衛星下傳數據的接收、處理、分發、套用、服務。尤其對於靜止氣象衛星，它的觀測功能是通過衛星和地面套用系統協同工作完成的，地面套用系統是星地系統中不可分割的組成部分。
數據接收與測控站
數據接收和測控站主要由接收系統、測控系統和通信設備組成。極軌道衛星系統有多個數據接收和測控站，而靜止氣象衛星系統一般只有一個數據接收和測控站。它的主要功用是接收氣象衛星遙感器感測的信息、經由衛星轉發的數據收集平台的數據、空間環境監測器的信息以及衛星本身的遙測數據，經通信設備將這些信息送往數據處理中心。它還將衛星控制中心送來的遙控指令傳送給氣象衛星。此外，靜止氣象衛星的數據接收與測控站還要把數據處理中心發來的高低解析度的雲圖、天氣傳真圖、對數據收集平台的詢問信號轉發給氣象衛星，根據衛星控制中心的指令對衛星進行跟蹤測量並將測得的數據送到數據處理中心。
數據處理中心
數據處理中心是由計算機、外圍設備和相應軟體組成。它對數據接收與測控站送來的信息進行記錄、處理，提取各種有用信息，制出各種天氣圖，把各種觀測數據變換成定量的氣象數據，分發給天氣預報部門和其他用戶。這箇中心還對整個氣象衛星系統進行監視和指揮調度。數據處理中心配備高速大容量計算機，現代常採用人機對話系統處理氣象衛星數據。這是一種由資料庫管理、套用處理機、顯示設備和磁碟等組成的系統，使用靈活，適應範圍廣，能根據用戶實際要求提取和判釋更多的有用信息。
數據收集系統
數據收集系統包括設在陸地、海洋和航空器上的大量自動環境數據收集站，即數據收集平台。配置不同的感測器可收集不同的環境數據，經採樣、量化、編碼、調製和放大後通過天線發給氣象衛星。這些數據可以是氣象、海洋、水文、地震等方面的數據。每個氣象衛星的數據收集系統可以收集數千個到上萬個平台的數據。數據收集平台一般設定在高山、沙漠、海洋、船舶、氣球、飛機或人煙稀少的邊遠地區以及其他需要監視的地區。它們收集到的數據經氣象衛星轉發，數據接收站接收，送給數據處理中心，經加工處理後分送有關用戶。
數據利用站
數據利用站是接收氣象衛星實時傳送的各種雲圖，供有關地區使用的系統。常用的數據利用站有：自動圖像傳送雲圖站，用以接收極軌衛星傳送的實時低解析度模擬雲圖；高解析度圖像傳送雲圖站，用以接收極軌氣象衛星傳送的高解析度數位化雲圖；小型數據站，用以接收靜止氣象衛星傳送的低解析度模擬雲圖；中型數據站，用以接收靜止氣象衛星傳送的高解析度數位化雲圖或模擬傳真雲圖。
運行所需人才
氣象衛星地面套用系統不僅工作的內容多，技術複雜，涵蓋專業面廣，而且對可靠性的要求高，需要由5個方面的專業人員協同完成:
1，信道專業人員對衛星上下行信道負責，從建設階段到運行階段，他們要確保衛星信道的高質量。同時負責衛星與地面套用系統之間在信道技術指標方面關係的協調;衛星數據和指令收發站的設計和建設;衛星發射後，確保上下行各種信號的高可靠、低誤碼傳遞到位，如向衛星傳送指令和測距，從衛星接收觀測數據和事務處理數據等，他們應當是無線電專業的專家。
1，信道專業人員對衛星上下行信道負責，從建設階段到運行階段，他們要確保衛星信道的高質量。同時負責衛星與地面套用系統之間在信道技術指標方面關係的協調;衛星數據和指令收發站的設計和建設;衛星發射後，確保上下行各種信號的高可靠、低誤碼傳遞到位，如向衛星傳送指令和測距，從衛星接收觀測數據和事務處理數據等，他們應當是無線電專業的專家。
2，衛星控制和運行的專業人員對衛星運行控制和衛星發射後的業務運行負責，即負責衛星與地面套用系統之間在指令和運行控制方面關係的協調;衛星運行控制中心的設計和建設;衛星發射後的運行控制，會同衛星測控部門共同確保衛星的安全運行;同時也負責地面套用系統的運行，負責解決資料接收處理方面的技術問題。
3，產品專業人員對衛星的套用效果負責，要通過高質量地產生各種產品來實現衛星的套用效益。他們負責衛星套用功能的設定;衛星與地面套用系統在數據定標、定位方案和技術指標方面關係的協調;從衛星下行觀測數據中處理出各種產品;不僅要提出資料處理的方案和算法，而且要使得高精度產品在業務工作中可靠地產生，並經得起各種真實性檢驗;應當是遙感或衛星氣象專業的專家，對氣象衛星的數據預處理、處理、產品的套用有深刻的理解和豐富的經驗。
3，產品專業人員對衛星的套用效果負責，要通過高質量地產生各種產品來實現衛星的套用效益。他們負責衛星套用功能的設定;衛星與地面套用系統在數據定標、定位方案和技術指標方面關係的協調;從衛星下行觀測數據中處理出各種產品;不僅要提出資料處理的方案和算法，而且要使得高精度產品在業務工作中可靠地產生，並經得起各種真實性檢驗;應當是遙感或衛星氣象專業的專家，對氣象衛星的數據預處理、處理、產品的套用有深刻的理解和豐富的經驗。
4，計算機和網路及存檔服務專業人員負責軟體工程化的工作，為上述3方面的專業人員提供支持，並負責從氣象衛星獲得大量數據的快速存檔檢索顯示。因為氣象衛星地面套用系統中大量的工作是由計算機和網路完成的，而在計算機網路領域，新標準、技術、產品、軟體不斷湧現，這方面的專業人員在系統中起重要的作用。
5，數據利用站的專業人員要設計並研發性能好、可靠性高、廉價的地面站，並對數據利用站的使用和維護進行指導。
5，數據利用站的專業人員要設計並研發性能好、可靠性高、廉價的地面站，並對數據利用站的使用和維護進行指導。
常見干擾因素
1電離層閃爍。當電波穿越電離層時，山於電離層結構的不均勻性和隨機時變性，造成信號的振幅、相位、到達角等特性短周期變化形成電離層閃爍電離層閃爍與工作頻率、地理位置和太陽活動情況有關。3GHZ頻率以不電離層閃爍是最為嚴重的電離層現象。通常，電離層閃爍最嚴重時發生在春分前後較為嚴重在秋分前後。電離層閃爍現象通常持續30拼中到數小時，發生的時間通常在日落後(18：00）到深夜(24：00）結束。
2，衛星星蝕及日凌現象的影響。星蝕現象是指衛星每年春分和秋分前後的各23天中，當星下點(即衛星與地心連線同地球表而的交點勝入當地時間午夜前後此時，衛星、地球、太陽共處在一條直線上，地球擋住陽光，衛星進入地球的陰影區，便會造成衛星的日蝕。星蝕期間，衛星所需的能源依靠蓄電池或燃料電池供給。山於衛星重量限制，星載蓄電池僅能維持星體正常運轉的需要很難為各轉發器提供充足電能。為了使星蝕現象發生在服務區的通信業務最低的時間內要對衛星星下點，進行位置東移或西移，調整星蝕發生的時I}}以保證衛星的正常工作。但是偏移會使接收站接收衛星的仰角發生變化，會帶來不利影響，傳輸損耗增加，接收場強減弱如接收天線口徑較小，天線精準度較差，便會造成衛星信號停頓、斷續的現象發生
日凌現象是指每年在春分和秋分前後，衛星處於太陽和地球之間，地球站天線在對準衛星的同時可能也會對準太陽，強大的太陽噪聲會影響衛星信號使正常的通信無法進標導致中斷的現象發生月亮也會引起同樣的問題。但其噪聲比太陽弱得么不會造成衛星信號的中斷。
2，衛星星蝕及日凌現象的影響。星蝕現象是指衛星每年春分和秋分前後的各23天中，當星下點(即衛星與地心連線同地球表而的交點勝入當地時間午夜前後此時，衛星、地球、太陽共處在一條直線上，地球擋住陽光，衛星進入地球的陰影區，便會造成衛星的日蝕。星蝕期間，衛星所需的能源依靠蓄電池或燃料電池供給。山於衛星重量限制，星載蓄電池僅能維持星體正常運轉的需要很難為各轉發器提供充足電能。為了使星蝕現象發生在服務區的通信業務最低的時間內要對衛星星下點，進行位置東移或西移，調整星蝕發生的時I}}以保證衛星的正常工作。但是偏移會使接收站接收衛星的仰角發生變化，會帶來不利影響，傳輸損耗增加，接收場強減弱如接收天線口徑較小，天線精準度較差，便會造成衛星信號停頓、斷續的現象發生
日凌現象是指每年在春分和秋分前後，衛星處於太陽和地球之間，地球站天線在對準衛星的同時可能也會對準太陽，強大的太陽噪聲會影響衛星信號使正常的通信無法進標導致中斷的現象發生月亮也會引起同樣的問題。但其噪聲比太陽弱得么不會造成衛星信號的中斷。
3、地面微波干擾的影響。地面微波干擾主要發生在L波段，在KU波段的PCVSAT單收站可以不考慮}幾擾的問題。如郵電、廣電、國防、鐵路、油田等系統均設有自己的微波中繼線路，每箇中繼站相隔30公里至50公里。只要本地區的微波中繼線使用的頻率為4GHZ就會對L波段衛星信號造成不同程度的干擾。干擾情況較重的時候，會出現接收雲圖的掉線或接收不到。
4、雷電氣侯的影響。雷電氣侯對衛星接收的影響非常大，微弱的雷電可使接收設備停止工作，衛星信號中斷，較強的雷電可損壞高頻頭及接收卡和衛星數據接收機，嚴重的情況會造成設備燒毀，甚至人員傷亡。由於衛星接收設備一般安裝在樓頂等高處，受到雷擊的機會更大，所以避雷的問題非常重要。
5、大風、沙塵、雨雪天氣的影響。大風對衛星接收系統的影響巨大，因為衛星天線在安裝時前方必須無遮擋，所以大風來臨時，衛星天線接收而受到的風壓負荷巨大，極易造成衛星天線傾覆、仰角水平角移位的現象出現，使衛星信號中斷，影響正常工作。
沙塵、大雪天氣的出現，可影響衛星接收系統。當沙塵、降雪較大時，會覆蓋衛星接收天線反射而，造成天線焦點偏移，導致接收精度下降、場強減弱，衛星信號會出現停頓、斷續的現象。
4、雷電氣侯的影響。雷電氣侯對衛星接收的影響非常大，微弱的雷電可使接收設備停止工作，衛星信號中斷，較強的雷電可損壞高頻頭及接收卡和衛星數據接收機，嚴重的情況會造成設備燒毀，甚至人員傷亡。由於衛星接收設備一般安裝在樓頂等高處，受到雷擊的機會更大，所以避雷的問題非常重要。
5、大風、沙塵、雨雪天氣的影響。大風對衛星接收系統的影響巨大，因為衛星天線在安裝時前方必須無遮擋，所以大風來臨時，衛星天線接收而受到的風壓負荷巨大，極易造成衛星天線傾覆、仰角水平角移位的現象出現，使衛星信號中斷，影響正常工作。
沙塵、大雪天氣的出現，可影響衛星接收系統。當沙塵、降雪較大時，會覆蓋衛星接收天線反射而，造成天線焦點偏移，導致接收精度下降、場強減弱，衛星信號會出現停頓、斷續的現象。
風雲氣象衛星地面套用系統的經驗
國家衛星氣象中心多年來圍繞自己的中心工作，引進、培養並在實踐中磨練出一支專業門類比較齊全、敬業並有較好科學技術素質的、善於合作共事的隊伍。國家衛星氣象中心重視引進人才，更重視在實踐中發現、培養和考驗人才;對業務人員的要求是德才兼備，能幹肯乾，任勞任怨。對技術人員的評價標準是看他是否為氣象衛星事業的發展做出了實實在在的貢獻。在這支技術隊伍中，總指揮和總師承擔著技術領導的作用。他們要知事，知人，不遺餘力地推動工作進步。知事指他們的注意力和工作重點要到位，確實放在關鍵支撐點上，這要求他們對氣象衛星地面套用系統中基本科學技術問題有深入地理解。知人指他們要把稱職的人放在關鍵崗位上，這要求他們對所率隊伍的德才狀況有深入了解，並且公正無私地處理問題。工作中遇到困難時，要烙盡職守和竭盡全力去推動。
國家衛星氣象中心重視套用基礎科學研究和關鍵技術，立足於依靠自己的力量解決問題。對於衛星數據處理中的套用基礎科學和技術問題，對工作中的難點，下決心組織人員從根本上加以解決。風雲2號氣象衛星的實踐證明，圖像定位、定標等關鍵技術問題的解決，對地面套用系統建設和運行起了非常重要的作用。
重視國際交流。國家衛星氣象中心組織人員定期參加同行國際會議，了解國際前沿動向，學習國際同行的科學技術知識、工作方法，同時向國際同行介紹自己的工作，取得國際同行的認可和評價。
重視國際交流。國家衛星氣象中心組織人員定期參加同行國際會議，了解國際前沿動向，學習國際同行的科學技術知識、工作方法，同時向國際同行介紹自己的工作，取得國際同行的認可和評價。
重視業務運行，千方百計地提高運行成功率，使用戶建立對使用氣象衛星資料的信心。地面套用系統投入業務運行以後的表現和可靠性，在設計和建設階段己經基本確定了。因此必須重視地面套用系統建設的高質量。但是再好的系統也不可能完全不出問題。對於對業務運行中出現的每一個問題和故障，國家衛星氣象中心都診斷出故障點位置和故障發生原因，並從管理到技術，落實改進措施，穩步地提高了運行成功率，也使地面套用系統的質量，尤其是軟體質量得到進一步提高。
