２０１１年第９期　中图分类号：ＴＮ９２７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—２５５２（２０１１）０９—００３４—０４　

卫星地面站接收与处理系统关键流程分析　

王文芳，付东洋　

（广东海洋大学海洋遥感与信息技术实验室，湛江５２４０８８）　

摘要：以广东海洋大学建设海洋遥感与信息技术实验室为背景，详细介绍了卫星海洋遥感数　据接收与处理系统的组成，分析了卫星数据处理流程，并探讨与分析了安装、调试和运行中的　常见问题，以期为建站同行提供帮助。　关键词：卫星地面站；实验室；海洋遥感；接收系统；处理系统　Ｋｅｙ　ｗｏｒｋｆｌｏｗ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　０ｆ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｓｔａｔｉｏｎ　ＷＡＮＧ　Ｗ＿ｅｎ—ｆａｎｇ．ＦＵ　Ｄｏｎｇ—ｙａｎｇ　（Ｌａｂ　ｏｆ　Ｏｃｅａｎ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｊｉａｎｇ　５２４０８８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｏｃｅａｎ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ＿ｆｌｏｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｏｎ　ｃｏｍｍｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｇｉｖｅｓ　ｓｏｍｅ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｓ，ａｎｄ　ｂｒｉｎｇｓ　ｓｏｍｅ　ｈｅｌｐｓ　ｔｏ　ｏｔｈｅｒｓ　ｗｈｏ　ｗａｎｔ　ｔｏ　ｄｏ　ｔｈｉｓ　ｗｏｒｋｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｓｔａｔｉｏｎ；ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ；ｏｃｅａｎ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ；ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　

０　引言　随着遥感技术的发展，卫星遥感资料成为很多　应用部门重要的信息来源，如农林、地矿、海洋、环　保、气象等，广东海洋大学为深入发展海洋科学，拓　展海洋学科及应用研究领域，于２００９年与国家海洋　局第二海洋研究所签订了长期合作协议，海洋遥感　与信息技术实验室及其卫星遥感接收与处理系统是　在海洋二所所属的卫星海洋环境动力学国家实验室　的大力支持与指导下，于２０１０年建成，该卫星地面　站接收与处理系统能实时自动接收与处理卫星海洋　遥感数据，具有融合处理ＮＯＡＡ系列、ＦＹ一１系列、　ＨＹ一１Ｂ系列和ＭＯＤＩＳ系列为主的卫星数据能力。　本文主要以Ｌ／Ｘ波段卫星接收与处理系统为例，就　整套系统框架、数据接收与处理流程及系统中常见　问题进行了分析讨论。　ｌ　卫星接收与处理系统框架　Ｌ／Ｘ波段卫星接收与处理系统包括接收子系　

————３４———　统、数据处理子系统及可视化演示子系统，如图１　所示。　

接收　子系统　Ｌ波段接收系统　ｘ波段接收系统　

段预处理系统Ｉ　Ｉ　ＨＹ１Ｂ预处理系统ｌｌＭＯＤＩＳ预处理系统　

Ｉ　Ｌ波段２Ａ产品制作　数据处理　Ｉ　子系统　ｌ　Ｌ波段３Ａ产品制作　ｘ波段２Ａ产品制作　

ｘ波段３Ａ／＇：品制作　

ｋ／Ｘ波段３Ｂ、４Ａ产品制作　可孥　篓示［　至豆　垂　亘　图１卫星接收与处理系统框架　收稿日期：２０１１—０４—０７　基金项目：国家海洋公益项目（２００８０５０２８）；广东海洋大学自然科　技基金（１０１０２１５２）　作者简介：王文芳（１９７０一），女，１９９２年毕业于河北煤炭建工学院　（现河北工程大学），研究方向为海洋遥感与应用，现从　

事地面卫星数据接收与维护工作。　２　Ｌ／Ｘ波段卫星遥感接收子系统　整个系统的接收部分由Ｌ波段的接收与预处　理、ｘ波段的接收与预处理和静止卫星的接收三部　分组成，其中Ｌ波段可接收中国的ＦＹ一１Ｄ、美国的　ＮＯＡＡ系列中ＮＯＡＡ１５、１６、１７、１８、１９共六颗卫星的　遥感数据，因为ＮＯＡＡ１５、１７属于超期服役，信号不　理想，只接其他四颗卫星发来的数据，具有扩展接收　Ｌ波段其它海洋卫星的能力；Ｘ波段可以接收中国的　ＨＹ—ｌＢ、美国的ＴＥＲＲＡ和ＡＱＵＡ共三颗卫星的数　据，具有扩展接收工作频率为７．７ＧＨｚ一８．４ＧＨｚ其它　系列更高码速率业务卫星的能力；另外，整套系统还　具有接收与处理静止卫星数据的能力，包括中国的　ＦＹ一２Ｄ、日本的两颗高分辨率ＭＴＳＡＴ卫星的数据。　２．１　Ｌ／Ｘ波段接收系统组成　以ｘ波段的接收为例，反射面收集的卫星信号　送到双频馈源，经放大、变频，数据送往功分器，分别　送到两个解调器，解调后送往预处理计算机，中频信　号送到跟踪接收机，ＡＣＵ是天线控制的中心，与测　角器件、天线驱动器结合，驱动天线精确跟踪卫星，　准确接收卫星数据，Ｃ，ＰＳ提供站址的经纬度并校准　ＡＣＵ的时间，使之与卫星的时间保持一致。Ｌ波段　的接收与此类似，信号经滤波、放大、解调，送往　ＡＣＵ和预处理计算机。卫星接收系统原理如图２　所示。　

图２卫星接收系统原理　２．２　Ｌ／Ｘ波段接收系统特征比较　Ｌ波段接收部分采用直径２．４ｍ的网板抛物面　反射体，重量比实板反射体轻，精度比网状反射体　高，全铝结构不仅使得天线的重量大为减轻，而且具　有很好的防腐蚀性能；Ｘ／Ｙ装架使得天线可指向整　个空域；双极圆极化馈源，工作频率为１７００ＭＨｚ±　２０ＭＨｚ，使用软件限位、开关限位、机械硬限位，保证　天线的运动更加安全；３．５ｍ玻璃钢材质的天线罩很　好地保护设备不受风雨、沙尘、盐雾的侵袭，加装的　空调为接收设备提供了更好的工作环境；反射面收　集的卫星信号经过滤波、放大和解调，送往预处理计　算机。　ｘ波段天线同样采用网板反射体，Ｘ／Ｙ装架，　抛物面直径４．２ｍ，双频圆极化馈源，工作频率　７．７ＧＨｚ一８．４ＧＨｚ，为以后系统的升级扩展做好准　备；使用软件限位、开关限位、缓冲器限位保证天线　的安全运行；天线罩直径６．５ｍ，反射面收集的卫星　信号经过放大、变频和解调，送往预处理计算机。　２．３地球静止卫星接收系统　静止卫星接收与处理系统相对简单，反射体为　多面拼装的实板抛物面，Ａ／Ｅ装架，采用线极化馈　源接收，信号经放大、变频、滤波后送到云图处理系　统并自动生成云分布、水汽等图。图３显示了地面　站接收的静止卫星、Ｌ及ｘ波段卫星的原始图像。　２．４　Ｌ／Ｘ波段卫星遥感预处理子系统　预处理子系统包括Ｌ波段遥感数据预处理、ｘ　波段遥感数据预处理（ＭＯＤＩＳ）和ＨＹ一１Ｂ遥感数　据预处理三部分，其功能是把地面站接收的原始数　据经过冗余信息去除、地理定位和辐射定标，形成　１Ｂ数据，并通过ｆｔｐ自动传递给下级处理单位——　卫星遥感数据处理系统ＳａｔＤＰＳ，完成二、三、四级遥　感产品的制作，经过预处理后图像结果如图４所示。　一３Ｓ一

　镶嵌主要是把多张遥感图像经纠正，按一定的精度　要求，互相拼接镶嵌成整幅影图的作业过程。　３Ａ产品是２Ａ经地图投影和数据重采样得到　的单轨遥感专题产品，Ｌ波段３Ａ单轨产品制作包括　云图生成、海表温度计算、陆地植被指数计算，ｘ波　段３Ａ单轨产品制作还包括透明度计算、叶绿素浓　度计算、悬浮泥沙浓度计算、气溶胶浓度计算、水体　漫射衰减系数计算、水体吸收系数计算、荧光辐亮度　计算、水体黄色物质吸收系数计算、水体后向散射率　计算、海面气象能见度计算等；多颗卫星的３Ａ数据　可按五天、十天、十五天、三十天周期生成ｌ２种多传　感器、多时相的３Ｂ产品，３Ｂ产品按五天和三十天周　期生成１４种等值线的４Ａ专题产品，４Ａ产品比３Ｂ　产品多了锋面分布图和流场分布图。　３．２各系列卫星接收与处理的三级新品比较　ＴＥＲＲＡ卫星是美国、日本和加拿大共同合作发　射的卫星，卫星上共载有五个对地观测传感器，它们　分别是：云与地球辐射能量系统测量仪ＣＥＲＥＳ、中　分辨率成像光谱仪ＭＯＤＩＳ、多角度成像光谱仪ＭＩ—　ＳＲ、先进星载热辐射与反射测量仪ＡＳＴＥＲ、对流层　污染测量仪ＭＯＰＩＴｒ；ＡＱＵＡ卫星共载有６个传感　器，它们分别是：云与地球辐射能量系统测量仪ＣＥ—　ＲＥＳ、中分辨率成像光谱仪ＭＯＤＩＳ、大气红外探测器　ＡＩＲＳ、先进微波探测器ＡＭＳＵ—Ａ、巴西湿度探测器　ＨＳＢ、地球观测系统先进微波扫描辐射计ＡＭＳＲ—　Ｅ；ＨＹ一１Ｂ上装有两台遥感器，一台是ｌＯ波段的　ＣＯＣＴＳ水色扫描仪，另一台是４波段的ＣＣＤ成像　仪；ＮＯＡＡ系列为甚高分辨率扫描辐射仪ＡＶＨＲＲ；　ＦＹ—ｌＤ为多通道可见红外扫描辐射计ＭＶＩＳＲ，遥　感平台不同，生成的３Ａ产品种类也不同，各卫星产　品如表１所示。　表１不同传感器接收的卫星产品比较　

４　可视化演示子系统　可视化演示在科学可视化表达的基础上实现了　基于地球椭球体的海洋遥感数据的三维可视化。整　个系统采用ｗＧＳ一８４坐标系建立椭球，可加载多种　常用投影方式的海洋遥感数据，提供丰富的数据浏　览、高效的遥感数据渲染及多种实用的数据统计。　图６为加载的海表温度的３Ｂ和４Ａ产品演示。　

（ｂ）ＳＡＴ２０ｌＯ３３５ＴＯ３６５—３Ｂ—ＳＳＴ—ＭＴ＋ＳＡＴ２Ｏ１０２７４ＴＯ３Ｏ４—４Ａ—ＳＳＴ　图６海表温度月融合产品　５　常见问题及处理　本文系统在安装、调试、运行过程中出现了一系　列问题或故障，现将常见的问题及解决技巧说明　如下。　（１）在安装过程中，有一台显示器图像很模糊，　且出现干扰条纹，换另一台新的也一样，把设备接地　和防雷接地分开，问题解决。　（下转第４１页）　

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３７—　：：：　：　●喜　Ｉ】．日【：：：：：：：：：　：：－・－－・・・・・・・・・・・－・　曼　：　

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图４特殊同步十二进制计数器逻辑电路　

图５动态仿真波形　４　结束语　通过近些年的探索，在数字逻辑实验课程的内　容、方法以及实验手段等方面进行了一系列的改革，　将Ｍｕｌｔｉｓｉｍ应用与数字逻辑的实验充分结合，切实　提高了学生分析问题和解决问题的能力，使学生们　真正做到通过实验加深对理论课的理解。　参考文献：　［１］刘建清．从零开始学电路仿真Ｍｕｌｔｉｓｉｍ与电路设计Ｐｒｏｔｅｌ技　术［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００６．　［２３毛法尧．数字逻辑［Ｍ］．２版．北京：高等教育出版社，２００８．　责任编辑：张禹　

（上接第３７页）　（２）在调试过程中，因为地面站周围有中国移　动、中国联通的信号干扰，几乎所有卫星的接收信号　都不理想，均根据不同卫星载波频率，增加了相应的　滤波器，接收图像效果变得理想。　（３）系统运行过程中，服务器出现密码即将过　期的提示，系统设置了要求用户定期更改密码，按要　求做过，不再出现。　（４）Ｘ波段不能接收遥感图像，其时钟比Ｌ波　段的时钟慢９秒，发现卫星数０颗，原因是ＧＰＳ插　头松动，重新接好，问题解决。　（５）因为ｘ波段２Ａ制作的电脑磁盘空间不够，新　的１Ｂ数据传不过去，无法生成２Ａ数据，也就不能完成　３Ａ产品的制作，删除部分已备份数据，系统正常。　（６）静止卫星云图处理软件可以动画显示２４、　４８、７２小时的云图，有一次选择７２小时时内存耗尽　死机，切换到云图浏览模式，恢复正常。　（７）ＨＹ一１Ｂ只能接收ＣＯＣＴＳ通道的信号，收不　到ＣＣＤ的信号，将其解调器的ｄｉ　值由１调到３即可。　参考文献：　［１］尹占娥．现代遥感导论［Ｍ］．北京：科学出版社，２００８：１７．　［２］张占睦，芮杰．遥感技术基础［Ｍ］．北京：科学出版社，２００８：５．　［３］韦玉春，汤国安，杨昕，等．遥感数字图像处理教程［Ｍ］．北京：科　学出版社，２００９：２５．　［４］刘良明．卫星海洋遥感导论［Ｍ］．武昌：武汉大学出版社，２００５：　１２１—１４０．　［５］倪金生，李琦，曹学军．遥感与地理信息系统基本理论和实　践［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２Ｏｏ４：１６—２Ｏ．　责任编辑：肖滨　

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