? ? ? 高分二號(hào)（GF-2）衛(wèi)星是我國自主研制的首顆空間分辨率優(yōu)于1米的民用光學(xué)遙感衛(wèi)星，搭載有兩臺(tái)高分辨率1米全色岭接、4米多光譜相機(jī)冕末，具有亞米級(jí)空間分辨率、高定位精度和快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力等特點(diǎn)喇肋，有效地提升了衛(wèi)星綜合觀測(cè)效能坟乾，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。高分二號(hào)衛(wèi)星于2014年8月19日成功發(fā)射蝶防，8月21日首次開機(jī)成像并下傳數(shù)據(jù)甚侣。這是我國目前分辨率最高的民用陸地觀測(cè)衛(wèi)星，星下點(diǎn)空間分辨率可達(dá)0.8米间学，標(biāo)志著我國遙感衛(wèi)星進(jìn)入了亞米級(jí)“高分時(shí)代”殷费。主要用戶為國土資源部印荔、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部和國家林業(yè)局等部門详羡，同時(shí)還將為其他用戶部門和有關(guān)區(qū)域提供示范應(yīng)用服務(wù)仍律。
其技術(shù)特點(diǎn)如下：
亞米級(jí)、大幅寬成像技術(shù)
高分二號(hào)衛(wèi)星配置的兩臺(tái)相機(jī)实柠，采用長焦距水泉、大F數(shù)、輕小型化光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)窒盐，焦距達(dá)到7.8m, F數(shù)15草则，均為我國在軌遙感衛(wèi)星中最大值；采用全色和多光譜五譜合一的TDI CCD器件登钥，以推掃的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)地面景物成像畔师，以器件拼接方式實(shí)現(xiàn)單臺(tái)相機(jī)2.1°的視場(chǎng)角，通過兩臺(tái)相機(jī)拼幅牧牢，進(jìn)一步擴(kuò)大視場(chǎng)看锉，使星下點(diǎn)地面像元分辨率達(dá)到全色0. 81m、多光譜3 . 24m塔鳍，觀測(cè)幅寬達(dá)到45.3km伯铣，在亞米級(jí)高分辨率衛(wèi)星中幅寬達(dá)到世界最高水平。
寬覆蓋轮纫、高重訪率軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)
通過運(yùn)行軌道腔寡、側(cè)擺機(jī)動(dòng)等參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，高分二號(hào)衛(wèi)星的傾角為97.9°掌唾、回歸周期為69天的運(yùn)行軌道放前，可以保證對(duì)地球南北緯80°之間廣大區(qū)域的觀測(cè)覆蓋，一個(gè)回歸周期內(nèi)運(yùn)行1021圈糯彬，可完成全球無縫覆蓋凭语。在衛(wèi)星側(cè)擺±23°的情況下，即可實(shí)現(xiàn)全球任意地區(qū)重訪周期不大于5天撩扒，在衛(wèi)星側(cè)擺±35°的情況下似扔，重訪周期還將進(jìn)一步縮小。衛(wèi)星寬覆蓋特性及重訪率均達(dá)到我國遙感衛(wèi)星領(lǐng)先水平搓谆。?
高穩(wěn)定度快速姿態(tài)側(cè)擺機(jī)動(dòng)控制技術(shù)
高分二號(hào)衛(wèi)星為國內(nèi)首顆配置全國產(chǎn)化高精度APS星敏感器的衛(wèi)星炒辉，執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用控制力矩陀螺CMG和動(dòng)量輪的混合配置方式，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的快速姿態(tài)側(cè)擺機(jī)動(dòng)和穩(wěn)定控制泉手。通過星敏感器單機(jī)級(jí)算法改進(jìn)黔寇、系統(tǒng)級(jí)姿態(tài)確定算法和控制算法的優(yōu)化設(shè)計(jì)，首次依靠全國產(chǎn)化部件實(shí)現(xiàn)了高精度斩萌、高穩(wěn)定度的姿態(tài)控制缝裤。在軌實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明状囱，衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定度可以達(dá)到1.5e-4°/s，姿態(tài)確定精度達(dá)到0.0025°倘是。通過設(shè)計(jì)精確的操控律，采用“盡量避免激勵(lì)撓性振動(dòng)”這一約束下的姿態(tài)快速機(jī)動(dòng)袭艺、快速穩(wěn)定控制方法搀崭，高分二號(hào)衛(wèi)星在軌實(shí)現(xiàn)了150s之內(nèi)側(cè)擺機(jī)動(dòng)35°并穩(wěn)定，為目前國內(nèi)遙感衛(wèi)星的最高水平猾编。
圖像高定位精度設(shè)計(jì)
為滿足用戶定量化應(yīng)用的要求瘤睹，高分二號(hào)衛(wèi)星采用了多項(xiàng)提高圖像定位精度的措施，其中整星高精度時(shí)統(tǒng)方案確保了時(shí)間同步精度誤差不超過50μs答倡，使成像時(shí)相機(jī)轰传、控制和測(cè)控GPS等工作在統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)下；國產(chǎn)高精度星敏感器直接定姿和星敏感器+陀螺聯(lián)合定姿等多種高精度姿態(tài)測(cè)量方案瘪撇，以及星敏和相機(jī)一體化安裝和高精度溫控获茬，使得能精確獲得衛(wèi)星成像指向；專門的微振動(dòng)減隔振裝置抑制微振動(dòng)影響倔既，確保成像指向穩(wěn)定性恕曲。多種措施使軌道測(cè)量、姿態(tài)測(cè)量等多項(xiàng)與圖像定位精度相關(guān)的指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平渤涌，其中軌道測(cè)量精度達(dá)到在軌實(shí)時(shí)10m佩谣、事后0.5m，姿態(tài)測(cè)量精度達(dá)到0.003°实蓬。在軌圖像測(cè)試初步評(píng)定表明茸俭，無控制點(diǎn)定位精度達(dá)到20-35m，優(yōu)于50m設(shè)計(jì)指標(biāo)安皱，達(dá)到國際先進(jìn)水平调鬓。
圖像高輻射質(zhì)量設(shè)計(jì)
高分二號(hào)衛(wèi)星針對(duì)圖像輻射質(zhì)量提升采取了多項(xiàng)保證措施，相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)和成像電路進(jìn)行調(diào)制傳遞函數(shù)MTF優(yōu)化設(shè)計(jì)练俐，在小相對(duì)口徑情況下實(shí)現(xiàn)了高的MTF數(shù)袖迎，奈奎斯特頻率處，靜態(tài)MTF全色譜段不低于0.12腺晾、多光譜不低于0.2,在軌動(dòng)態(tài)MTF不低于0.1燕锥。在圖像采樣10bit量化的基礎(chǔ)上，首次采用內(nèi)遮光罩進(jìn)一步改進(jìn)雜散光抑制悯蝉，采用高精度低溫焦面電路和CCD控制等措施降低電子學(xué)噪聲归形，采用格雷碼編碼降低系統(tǒng)噪聲，確保圖像信號(hào)噪聲盡可能小鼻由，信噪比在各種太陽高角度暇榴、地面反照條件下厚棵，全色達(dá)到23-43dB、多光譜達(dá)到25-43dB蔼紧，均為國內(nèi)衛(wèi)星領(lǐng)先水平婆硬。
為適應(yīng)地表不同區(qū)域復(fù)雜成像光照條件，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)范圍寬奸例、線性度好彬犯，成像級(jí)數(shù)和增益均多檔可調(diào)方案，具有5檔調(diào)整功能查吊，且各譜段可單獨(dú)進(jìn)行增益調(diào)整谐区，積分級(jí)數(shù)可1-96級(jí)調(diào)整，使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到20-800DN值逻卖，線性度優(yōu)于3%宋列。經(jīng)在軌測(cè)試直方圖統(tǒng)計(jì)，灰度分層值分布廣评也、圖像信息豐富炼杖，目視效果優(yōu)異，達(dá)到國際同類衛(wèi)星先進(jìn)水平仇参。
輕小型相機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)
高分二號(hào)衛(wèi)星相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首次采用小相對(duì)孔徑(F數(shù)15)三反同軸方案嘹叫，相機(jī)口徑較大減小，通過主次鏡間距及折鏡角度的優(yōu)化設(shè)計(jì)诈乒，獲得了更大的焦長比(焦距與光學(xué)系統(tǒng)長度之比)罩扇；首次采用析架支撐+阻尼隔振的主支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保相機(jī)更高的穩(wěn)定性和火箭主動(dòng)段抗力學(xué)環(huán)境能力怕磨，使得相機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊喂饥、體積更小、重量更輕肠鲫；相機(jī)主反射鏡员帮、鏡筒等采用新型陶瓷基碳纖維復(fù)合材料，在獲得極低膨脹率保證相機(jī)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定的同時(shí)导饲，進(jìn)一步減輕了相機(jī)重量捞高；與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，相機(jī)體積和重量減小約1/20相機(jī)采用三鏡調(diào)焦方式以及五譜合一TDI CCD器件的方案渣锦，與國外同類相機(jī)相比硝岗，還使焦面組件、三鏡組件及調(diào)焦機(jī)構(gòu)的尺寸及重量較大減小袋毙，輕小型狀態(tài)達(dá)到國際先進(jìn)水平型檀。
高集成度、高動(dòng)態(tài)低噪聲成像電路設(shè)計(jì)
為適應(yīng)相機(jī)輕小型設(shè)計(jì)听盖，相機(jī)成像電路采用了先進(jìn)的高動(dòng)態(tài)低噪聲高集成度設(shè)計(jì)技術(shù)胀溺。針對(duì)相機(jī)電子學(xué)焦平面多色CCD器件拼接而成裂七、像元數(shù)多、行速率高仓坞、CCD工作頻率達(dá)到10MHz,圖像原始數(shù)據(jù)率達(dá)到2Gbps背零、信噪比和時(shí)統(tǒng)精度要求高、器件功耗大等特點(diǎn)无埃，同時(shí)需要適應(yīng)多模式的工作狀態(tài)捉兴，相機(jī)成像電路采用了定制的高度集成的五譜合一TDI CCD器件，提高了器件光電轉(zhuǎn)換效率和MTF指標(biāo)录语。衛(wèi)星上首次使用TLK2711高速串行數(shù)據(jù)接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)高速傳輸禾乘，并采用了高效圖像壓縮算法澎埠；降噪設(shè)計(jì)主要采用了低噪聲焦面CCD及讀出電路設(shè)計(jì)技術(shù)、焦面CCD時(shí)序控制及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)始藕、變速率時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生與控制技術(shù)蒲稳、高動(dòng)態(tài)信號(hào)處理技術(shù)和自適應(yīng)圖像處理及傳輸設(shè)計(jì)技術(shù)；為解決CCD器件暗電流變化對(duì)圖像像質(zhì)的影響伍派，同時(shí)可以增加系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍江耀，提高圖像質(zhì)量，將CCD工作溫度設(shè)置在-5~10度之間诉植，在軌實(shí)際溫度在-2~5度之間祥国，使CCD信號(hào)中的暗信號(hào)部分得到有效的抑制。上述措施實(shí)現(xiàn)了成像電路的高集成度晾腔、高動(dòng)態(tài)低噪聲設(shè)計(jì)舌稀，大大降低了信號(hào)噪聲水平，有效保證了相機(jī)成像信號(hào)質(zhì)量灼擂。
載荷多種靈活工作模式設(shè)計(jì)
為滿足用戶使用要求壁查，高分二號(hào)衛(wèi)星設(shè)計(jì)了成像傳輸、成像記錄和數(shù)據(jù)回放等多種靈活載荷工作模式剔应。在相機(jī)成像且衛(wèi)星可與地面數(shù)據(jù)接收站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)時(shí)睡腿，衛(wèi)星進(jìn)行成像傳輸。成像傳輸模式又可分為準(zhǔn)實(shí)傳峻贮、全色圖像實(shí)傳和多光譜圖像實(shí)傳三種模式席怪。其中，準(zhǔn)實(shí)傳模式為高分二號(hào)衛(wèi)星在軌常規(guī)成像模式月洛，全色圖像實(shí)傳模式和多光譜圖像實(shí)傳模式為特殊成像模式何恶，主要用于試驗(yàn)或存儲(chǔ)系統(tǒng)故障的應(yīng)急情況。
在數(shù)傳無法與地面站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)時(shí)嚼黔，衛(wèi)星可工作在成像記錄模式细层，將相機(jī)成像的圖像數(shù)據(jù)惜辑、輔助數(shù)據(jù)以及服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)記錄在固態(tài)存儲(chǔ)器中。在衛(wèi)星可與地面數(shù)據(jù)接收站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)時(shí)疫赎，衛(wèi)星可將存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)回放至地面站盛撑。此時(shí)衛(wèi)星工作在數(shù)據(jù)回放模式，根據(jù)回放數(shù)據(jù)類型的不同捧搞，數(shù)據(jù)回放模式又可分為圖像數(shù)據(jù)回放模式和服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)回放模式抵卫。
對(duì)于成像傳輸和數(shù)據(jù)回放模式，高分二號(hào)衛(wèi)星和地面數(shù)據(jù)接收站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)時(shí)胎撇，依據(jù)地面站情況不同介粘，可以單站接力傳輸、雙站接力傳輸和移動(dòng)站接收晚树。多種靈活的載荷工作模式方便用戶使用衛(wèi)星和接收數(shù)據(jù)姻采，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星使用效能。
智能化的在軌健康檢測(cè)和故障處理能力
高分二號(hào)衛(wèi)星具有智能化的星上自主管理能力爵憎，包括蓄電池充電自主控制慨亲、蓄電池放電深度安全控制、載荷強(qiáng)制關(guān)機(jī)宝鼓、衛(wèi)星姿態(tài)異常應(yīng)急控制等多種在軌安全控制策略刑棵。同時(shí)，針對(duì)一般愚铡、緊急蛉签、致命三種不同程度故障分別建立了故障自主處理機(jī)制，提高了衛(wèi)星在軌生存能力和可靠性沥寥。高分二號(hào)衛(wèi)星還具備中繼衛(wèi)星測(cè)控能力正蛙，天地配合擴(kuò)大測(cè)控覆蓋率近一倍，提高了對(duì)衛(wèi)星的監(jiān)控能力营曼，有效保證了衛(wèi)星運(yùn)行乒验。另外，在軌工作策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)蒂阱，也使蓄電池锻全、控制系統(tǒng)動(dòng)量輪、CMG录煤、太陽翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鳄厌、數(shù)傳天線等工作強(qiáng)度和應(yīng)力環(huán)境得到合理平衡，避免早期失效問題的發(fā)生妈踊，確保壽命滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求了嚎，使得我國低軌遙感衛(wèi)星長壽命設(shè)計(jì)技術(shù)首次達(dá)到國際先進(jìn)水平。（摘自百度百科）
