【微课堂】卫星数据接收的那些事儿(规划篇)
近年来,高分卫星系列、暗物质卫星(悟空)、量子卫星(墨子)等一系列对地观测和空间科学卫星相继升空。卫星的成功发射,昭示了祖国航天事业和空间科学的蓬勃发展;卫星发射后的数据接收,则是完成后续科学任务、满足国家重大需求的关键一环。
从本期开始,小编特地带大家了解卫星数据接收的全过程,看看卫星接收是咋回事~
规划——接收——记录——传输——预处理
规划篇
基于接收天线、解调器、记录器等设备资源能力约束及运行规则,统筹分配众多卫星接收任务,消解接收资源冲突及重叠,合理、均衡利用地面接收资源。
我国国内外民用对地观测卫星及近年来升空的空间科学卫星,其数据接收任务都是由中国遥感卫星地面站承担完成的。目前,遥感地球所负责运行、管理的卫星数据接收站共有7个,除了所属的密云站、喀什站、三亚站、昆明站和北极接收站,还包括国家卫星海洋应用中心牡丹江站和国家卫星气象中心北京地面站,每天承担国内外十几颗卫星几十条轨道的数据接收任务。
如此多的站、如此多的星,如果不统筹规划,岂不是乱了?
所以,简单地说,卫星接收任务规划就是对由哪个天线系统接收哪颗卫星的数据进行统筹调度与分配,避免出现卫星接收任务被漏掉或者重复接收,最大程度地保证接收任务保质保量完成。
接收站布局及接收覆盖范围示意
接收站在卫星进入接收圈后才能接收卫星发送的数据信号。目前,遥感地球所接收的卫星很多都是在相近的时间进入接收站接收圈,而一套天线同一时间内只能接收一颗卫星发送的数据。
仿真模拟:五颗卫星同时进入接收站接收圈
如果同一时间的卫星任务数量大于接收站天线数量,就会有部分甚至全部任务数据无法被接收的情况,即接收资源冲突;如果同一颗卫星接收任务,两个及以上的接收站均可以接收,就会有部分任务数据重复接收的情况,即接收任务重叠。
仿真模拟:同一卫星重叠接收
星多、设备资源不足,怎么破?
为了解决这一问题,对于多个卫星同时进入接收站接收圈的情况,需要分配等量的天线接收资源执行卫星接收任务。对于接收资源冲突的情况需要综合考虑各种因素,比如任务的重要程度、接收任务数据的总时长、任务数据的完整性等进行取舍;对于接收任务重叠的情况需要根据数据的重要性和冗余数据规则进行处理;最终,所有的卫星接收任务会被明确地分配至接收站的接收天线、解调器以及记录器等接收资源,并调度接收资源按照任务要求完成数据接收。
由于卫星接收任务及接收站接收资源快速增长,人工规划卫星接收任务变得非常困难,遥感地球所采用了智能优化算法进行自动任务规划,目前具备20余颗卫星任务、7个地面接收站、20余套接收天线以及20余套记录系统自动任务规划能力。
遥感地球所所属中国遥感卫星地面站是国家重大科技基础设施,也是国际资源卫星地面站网成员,负责我国陆地观测卫星数据和空间科学卫星数据的接收,同时还接收部分国外先进对地观测卫星的数据。目前接收的国内外卫星包括:GF-1/2/3/4、ZY-3、ZY302、ZY-02C、SJ-9A、SJ-9B、CBERS-04、HJ-1A/1B/1C、吉林一号卫星(包括JL101A、JL101B、JL102B)、暗物质粒子探测卫星以及量子科学实验卫星等18颗国内卫星,以及美国LANDSAT-8、法国SPOT-6/7、Pleiades-1A/1B、加拿大RADARSAT-2等6颗国外卫星。
遥感地球所现已建设形成了由密云站、喀什站、三亚站和昆明站组成的国内接收站网,可实现覆盖我国全部国土和亚洲70%陆地区域的实时数据接收能力。2016年12月15日,位于瑞典基律纳的北极接收站通过现场验收并投入运行,极大地提高了我国全球数据的接收获取能力。