高分一號衛(wèi)星（2013年在中國酒泉發(fā)射的衛(wèi)星）

簡介

高分一號衛(wèi)星由中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國空間技術(shù)研究院航天東方紅衛(wèi)星有限公司負(fù)責(zé)抓總研制。作為我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)的首發(fā)星，高分一號衛(wèi)星肩負(fù)著我國民用高分辨率遙感數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的使命，主要用戶為國土資源部、農(nóng)業(yè)部和環(huán)境保護(hù)部。該星的設(shè)計(jì)壽命為5-8年，

高分一號衛(wèi)星

2013年4月26日12點(diǎn)13分，長征二號丁運(yùn)載火箭拖著赤紅的火焰劃破天際、直刺蒼彎。約765秒后，星箭分離，我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)的首發(fā)星——高分一號衛(wèi)星精準(zhǔn)入軌，搭載的三顆國外微小衛(wèi)星隨后成功分離，我國首次一箭四星發(fā)射圓滿成功。

2018年3月31日，高分一號02、03、04衛(wèi)星是國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的首批業(yè)務(wù)化應(yīng)用衛(wèi)星，以“一箭三星”方式成功發(fā)射。是我國首個(gè)民用高分辨率光學(xué)業(yè)務(wù)星座，可用于國土資源調(diào)查、監(jiān)測、監(jiān)管與應(yīng)急等主體業(yè)務(wù)，并可服務(wù)于環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋、測繪等行業(yè)。中國遙感衛(wèi)星地面站的密云站、喀什站、三亞站、昆明站和北極站負(fù)責(zé)承擔(dān)這些衛(wèi)星的數(shù)據(jù)接收任務(wù)。據(jù)悉，地面站未來還將陸續(xù)承擔(dān)規(guī)劃中的其他陸地觀測衛(wèi)星的數(shù)據(jù)接收任務(wù)。

衛(wèi)星功能

高分一號衛(wèi)星是中國高分辨率對地觀測系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星，由中國航天科技集團(tuán)公司所屬空間技術(shù)研究院研制，主要用戶為國土資源部、農(nóng)業(yè)部、環(huán)境保護(hù)部和氣象部門。

高分一號衛(wèi)星是中國高分辨率對地觀測系統(tǒng)的首發(fā)星，突破了高空間分辨率、多光譜與寬覆蓋相結(jié)合的光學(xué)遙感等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)壽命5至8年。高分辨率對地觀測系統(tǒng)工程是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》確定的16個(gè)重大專項(xiàng)之一，由國防科工局、總裝備部牽頭實(shí)施。

高分一號衛(wèi)星發(fā)射成功后，能夠?yàn)閲临Y源部門、農(nóng)業(yè)部門、氣象部門、環(huán)境保護(hù)部門提供高精度、寬范圍的空間觀測服務(wù)，在地理測繪、海洋和氣候氣象觀測、水利和林業(yè)資源監(jiān)測、城市和交通精細(xì)化管理，疫情評估與公共衛(wèi)生應(yīng)急、地球系統(tǒng)科學(xué)研究等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

設(shè)計(jì)方案

衛(wèi)星采用太陽同步軌道，整星立足于CAST2000小衛(wèi)星平臺進(jìn)行改進(jìn)升級，

高分一號衛(wèi)星

衛(wèi)星采用對地三軸穩(wěn)定方式，可實(shí)現(xiàn)每秒萬分之五度指向穩(wěn)定度能力。衛(wèi)星具備中繼測控能力。集成化的星務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行整星指令與數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)采用K波段、點(diǎn)波束雙極化傳輸方案。星上圖像數(shù)據(jù)壓縮采用全色3：1壓縮，多光譜無損壓縮，星上提供容量為1Tb的固態(tài)存儲器，對地?cái)?shù)傳碼速率為900Mbps。

衛(wèi)星具備靈活的多任務(wù)工作模式，包括實(shí)時(shí)成像傳輸模式、成像記錄模式、邊記邊回放模式、任意時(shí)刻回放模式及任意相機(jī)組合成像能力。

衛(wèi)星結(jié)構(gòu)主要采用鋁蒙皮復(fù)合材料板，太陽翼基板由碳纖維加鋁蜂窩材料制成。衛(wèi)星熱控采用以被動(dòng)為主、主動(dòng)熱控為輔的方案，通過隔熱、散熱、等溫化、加熱設(shè)計(jì)以及相機(jī)獨(dú)立熱控來滿足特殊設(shè)備的溫差和溫度穩(wěn)定性要求。衛(wèi)星采

高分一號衛(wèi)星

高分一號衛(wèi)星主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

①單星上同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率與大幅寬的結(jié)合，2m高分辨率實(shí)現(xiàn)大于60km成像幅寬，16m分辨率實(shí)現(xiàn)大于800km成像幅寬，適應(yīng)多種至間分辨率、多種光譜分辨率、多源遙感數(shù)據(jù)綜合需求，滿足不同應(yīng)用要求；

②實(shí)現(xiàn)無地面控制點(diǎn)50m圖像定位精度，滿足用戶精細(xì)化應(yīng)用需求，達(dá)到國內(nèi)同類衛(wèi)星最高水平；

③在小衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)2×450Mbp數(shù)據(jù)傳輸能力，滿足大數(shù)據(jù)量應(yīng)用需求，達(dá)到同類衛(wèi)星規(guī)模最高水平；

④具備高的姿態(tài)指向精度和穩(wěn)定度，姿態(tài)穩(wěn)定度優(yōu)于5e-4°/s，并具有35°側(cè)擺成像能力，滿足在軌遙感的靈活應(yīng)用；

⑤全面提升衛(wèi)星壽命，是我國首顆設(shè)計(jì)、考核壽命要求大于5年的低軌衛(wèi)星；

⑥在國內(nèi)民用小衛(wèi)星上首次具備中繼測控能力，可實(shí)現(xiàn)境外時(shí)段的測控與管理。

研制歷程

高分一號衛(wèi)星從2010年10月開始研制啟動(dòng)，進(jìn)入工程預(yù)研階段，完成整星方案設(shè)計(jì)，之后開始初樣研制工作。2012年5月型號進(jìn)入正樣研制階段。

高分一號衛(wèi)星

2012年8月，整星正樣產(chǎn)品齊套，整星狀態(tài)測試開始。2012年9月-2013年1月，先后完成了衛(wèi)星整星電性能測試、質(zhì)量特性測試、電磁兼容試驗(yàn)、微振動(dòng)試驗(yàn)、力學(xué)試驗(yàn)、軟件固化落焊回歸測試、熱平衡、熱真至試驗(yàn)；2013年2-3月，完成磁試驗(yàn)、老煉試驗(yàn)以及大系統(tǒng)接口試驗(yàn)，整星累計(jì)加電時(shí)間超過1100小時(shí)(最后100小時(shí)無故障)。2013年3月1-10日，完成出廠合板運(yùn)輸狀態(tài)改裝、狀態(tài)確認(rèn)及合板測試。

2013年3月20日，衛(wèi)星運(yùn)抵發(fā)射場，開始發(fā)射場測試。4月26日衛(wèi)星發(fā)射。

設(shè)計(jì)創(chuàng)新

在成像鏈路設(shè)計(jì)上進(jìn)行了緊密的一體化設(shè)計(jì)，包括成像與數(shù)傳接口優(yōu)化、指令編排、成像功能實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)壓縮、格式編排及不同側(cè)擺角下速高比計(jì)算、輔助數(shù)據(jù)編排等方面，充分利用整星定位、姿態(tài)、遙測、遙控等功能部件，圍繞成像與數(shù)傳建立完整的成像信息鏈路，完備成像指令、實(shí)現(xiàn)同步時(shí)間0.1毫秒的高精度時(shí)統(tǒng)及成像位置、姿態(tài)、姿態(tài)角速度、溫度等一體化設(shè)計(jì)，確保好的成像質(zhì)量。

開展了機(jī)械一體化設(shè)計(jì)，如星敏與相機(jī)幾何關(guān)系穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，星敏支架等溫化設(shè)計(jì)，優(yōu)化數(shù)傳天線、太陽翼、相機(jī)遮光罩等至間相容性設(shè)計(jì)。利用結(jié)構(gòu)微振動(dòng)傳遞特性及活動(dòng)部件振動(dòng)差異優(yōu)化布局技術(shù)實(shí)現(xiàn)微振動(dòng)的有效控制，保證了成像期間的整星抖動(dòng)特性最優(yōu)。

開展相機(jī)等溫化，實(shí)現(xiàn)相機(jī)部件主要溫度梯度1-2攝氏度的水平。

為滿足多種分辨率、多種相機(jī)及不同壓縮及傳輸模式的需要，實(shí)際設(shè)計(jì)了10類18種主要的工作模式。同時(shí)為簡化任務(wù)操作，所有任務(wù)模式采用相對時(shí)間程控指令技術(shù)設(shè)計(jì)了指令模板，只需設(shè)定成像開始時(shí)間、成像時(shí)間長度及成像相關(guān)的增益、級數(shù)等即可靈活成像，降低了指令編排的復(fù)雜性，提高了快捷性，有利于多任務(wù)開展和使用效能的提升。

為保證數(shù)據(jù)快速下傳，針對數(shù)據(jù)碼速率高于傳輸碼速率的任務(wù)設(shè)計(jì)了邊記邊放模式，可以延時(shí)回放或多余數(shù)據(jù)存儲后回放?；胤拍Ｊ街性O(shè)計(jì)了任意文件、任意時(shí)刻回放功能。

為保證大范圍觀測，設(shè)計(jì)了利用動(dòng)量輪控制實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)側(cè)擺35°的能力，可觀測范圍近1000km。

設(shè)計(jì)偏航90°定標(biāo)模式，是國內(nèi)首顆可在軌實(shí)現(xiàn)該模式相對定標(biāo)的衛(wèi)星。在軌測試期間進(jìn)行了三次偏航定標(biāo)，獲取數(shù)據(jù)用于星上相對定標(biāo)處理，改進(jìn)效果明顯。

設(shè)計(jì)了一軌多次任務(wù)能力，并在在軌測試期間實(shí)現(xiàn)了一軌4次的成像，擴(kuò)展了衛(wèi)星多目標(biāo)成像任務(wù)能力。

高分相機(jī)在繼承資源02C高分相機(jī)的基礎(chǔ)上，綜合進(jìn)行了大視場同軸TMA光學(xué)系統(tǒng)、五譜段合一TDICCD成像技術(shù)、雙相機(jī)一體組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和智能化成像電子學(xué)等技術(shù)的集成創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)大幅寬成像，在線陣CCD拼接方式上采用全反全透式光學(xué)拼接方案。調(diào)焦機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用移動(dòng)第三反射鏡實(shí)現(xiàn)調(diào)焦，具有移動(dòng)重量小、機(jī)構(gòu)輕小型化的特點(diǎn)。開展了消雜光完備性設(shè)計(jì)，有利于成像幾何質(zhì)量的保

高分一號衛(wèi)星

16m寬幅相機(jī)通過4臺相機(jī)視場拼接實(shí)現(xiàn)大視場觀測，800km幅寬是國際同類分辨率相機(jī)最寬的。相機(jī)在繼承環(huán)境1A、1B衛(wèi)星30m相機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，通過加大焦距提高分辨率，采用高剛度一體化支架確保高精度拼接，并采用統(tǒng)一遮光罩設(shè)計(jì)和新型內(nèi)交叉視場拼接技術(shù)，既保證視場，又使得遮光罩尺寸最小，有利于遮光罩光學(xué)設(shè)計(jì)和整星布局。

此外在高分和寬幅相機(jī)上設(shè)計(jì)了信號可嵌位功能，用于消除電路噪聲。研制過程中對相機(jī)內(nèi)方位元素進(jìn)行測定和控制，提高了地面定標(biāo)精度。

針對多相機(jī)、高碼速率要求，6臺相機(jī)均分兩路設(shè)計(jì)了數(shù)傳處理與傳輸通道。為節(jié)省使用頻帶，提高利用率，2通道采用單頻雙極化傳輸方式，是CAST968/200。小衛(wèi)星上首個(gè)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)波束、雙通道數(shù)據(jù)傳輸?shù)男l(wèi)星。為實(shí)現(xiàn)點(diǎn)波束對地面站的精確控制和可靠性，設(shè)計(jì)了利用姿態(tài)控制計(jì)算機(jī)計(jì)算的天線指向驅(qū)動(dòng)和利用軌道數(shù)據(jù)自主計(jì)算指向位置的異構(gòu)冗余設(shè)計(jì)。在國內(nèi)相同傳輸體制中采用了最小功率固態(tài)放大器，節(jié)約了用電功率，降低了整星用電負(fù)荷，有利于增加相機(jī)成像時(shí)間。

通過3個(gè)高精度星敏定姿，并在CAST968/200。小衛(wèi)星上首次采用二浮陀螺進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)角速度測定，設(shè)計(jì)了可關(guān)閉紅外地球敏感器功能，以冷冗余實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星長壽命姿態(tài)測量。此外，設(shè)計(jì)的偏置動(dòng)量模式等可支持故障模式的成像。經(jīng)過在軌測試評定，姿態(tài)穩(wěn)定度優(yōu)于3e-4°/s，姿態(tài)指向精度(星上估值)在1e-4度量級，側(cè)擺25°需要的時(shí)間為185s，均優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

采用三結(jié)高效砷化稼電池片和高比能量鋰離子蓄電池組組成，實(shí)現(xiàn)了高比能量電源。電池片發(fā)電效率提高到28%左右，新型鋰離子蓄電池組相對傳統(tǒng)的鎬鎳電池組比能量提高2倍，在恒流充電基礎(chǔ)上增加恒壓基準(zhǔn)，將鎬鎳的TV曲線控制改為恒流一恒壓控制，并增加新型均衡充電控制電路，增加硬件過壓保護(hù)和過放保護(hù)措施，保證了整個(gè)電源系統(tǒng)的高比能量和高可靠性。

將傳統(tǒng)S波段應(yīng)答機(jī)下行碼速率由4096bp提升到了16384bps，提升了CAST968/2000的測控能力。

采用星上存儲及數(shù)傳通道下傳實(shí)現(xiàn)星上遙測數(shù)據(jù)無壓縮下傳，提高了星上運(yùn)行狀態(tài)的可監(jiān)控性。特別實(shí)現(xiàn)全軌道圈定位、星敏、陀螺等數(shù)據(jù)獲取，有利于地面圖像幾何處理的質(zhì)量提高。

采用中繼測控，提高了衛(wèi)星全球可測控能力和應(yīng)急情況下的可測控能力。通過優(yōu)化姿態(tài)控制及相關(guān)工作流程，將以往星箭分離80s后太陽翼展開的時(shí)間縮短到65s，有效提高了入軌段衛(wèi)星工作與測控效能。

通過關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件承載能力提升，實(shí)現(xiàn)板式結(jié)構(gòu)由800kg到1000kg的承載能力的提升，擴(kuò)展了CAST968/2000平臺任務(wù)適應(yīng)能力。

圍繞8年壽命要求，開展了初始軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)，可保證在燃料不增加的情況下，兼顧長壽命運(yùn)行。

有效載荷占整星重量比達(dá)47.2%，為國內(nèi)同類衛(wèi)星最高水平。

應(yīng)用領(lǐng)域

公安部利用高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)和高分專項(xiàng)先期攻關(guān)成果，在黑龍江、內(nèi)蒙古、河北等地發(fā)現(xiàn)了多處罌粟種植區(qū)；在吉林、內(nèi)蒙古等地發(fā)現(xiàn)了建國以來最大面積的大麻種植區(qū)；在中朝邊界、新疆發(fā)現(xiàn)數(shù)十條非法越境通道；在福建發(fā)現(xiàn)海上大型走私油庫等。這些成果為公安部有關(guān)部門執(zhí)法提供了重要信息支撐。

高分衛(wèi)星在包括地震防洪防澇尤其是霧霾方面都有一些特殊的功效，在甘肅岷縣2013年7月22號地震之中它獲取的數(shù)據(jù)為災(zāi)區(qū)評價(jià)次生災(zāi)害檢測等工作也提供了有利支持，8月中旬東北地區(qū)洪澇災(zāi)害之中它獲取的綏化、肇東、富余(音)等嚴(yán)重災(zāi)區(qū)的各種專題圖也為黑龍江省在農(nóng)業(yè)損失評估、房屋損毀評估物資保障、交通設(shè)施搶修、重要水利檢測等方面的決策提供了重要的保障。尤其是對于霧霾它會有一些特別的包括行程、發(fā)展、消散等基礎(chǔ)提供了信息保障。

科技日報(bào)北京2014年3月22日電（記者付毅飛）記者22日從國家國防科技工業(yè)局獲悉，我國高分一號衛(wèi)星在南印度洋海域（南緯44度57分，東經(jīng)90度13分）觀測到疑似漂浮物，其位置在澳大利亞公布疑似物位置的南偏西120公里左右，中方已將這一新發(fā)現(xiàn)通報(bào)給馬方。

根據(jù)中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心、中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所等單位對相關(guān)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行研判，在高分一號衛(wèi)星3月18日中午12時(shí)許獲取的圖像中發(fā)現(xiàn)了疑似漂浮物，該物體長約22米，寬約13米。

據(jù)悉，我國已調(diào)動(dòng)高分、海洋、風(fēng)云、遙感等系列共21顆衛(wèi)星，并建立了統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)會商體系，為失聯(lián)馬航客機(jī)的搜救提供支持。

城市影像

據(jù)國家航天局網(wǎng)站消息，2013年6月6日，國家航天局公布了“高分一號”衛(wèi)星首批影像圖，包括北京、上海、銀川、大同四個(gè)城市。其中，大同市影像圖為“高分一號”衛(wèi)星首次開機(jī)成像獲取的圖片，西部城市銀川影像圖為2米全色、8米多光譜、2米全色與8米多光譜融合和16米多光譜寬幅影像組圖，體現(xiàn)了高分一號衛(wèi)星多模式同時(shí)工作的能力。

中國國家國防科技工業(yè)局16日對外發(fā)布“高分一號”衛(wèi)星觀測和拍攝成像的一組高分辨率圖片，這組圖像是以反映自然地理地貌特征為主題，主要選用8米和16米分辨率多光譜圖像，以國際遙感專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中常用的標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成。

土地影像

由國防科工局重大專項(xiàng)工程中心和中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所提供的“高分一號”衛(wèi)星圖像共10幅，命名為《巡天遙看神州美，重彩高分山水情》，分別包括新疆昌吉州呼圖壁縣山谷“大地的‘肌肉’”、吐魯番鄯善縣羅布泊鎮(zhèn)“大地在‘傾聽’”、甘肅酒泉阿克塞縣附近“大地的‘年輪’”、敦煌附近“游弋在戈壁灘上的‘水母’”、青海湖畔東北角“湖中之‘吻’”、甘肅慶陽市正寧縣崇山峻嶺“山河相間顯‘秋顏’”、陜西延安黃陵縣洛河“高原九曲十八彎”、山東東

高分一號衛(wèi)星

業(yè)內(nèi)專家介紹說，本次發(fā)布的“高分一號”衛(wèi)星圖像色彩斑斕，是以國際遙感專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中常用的標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成，即用近紅外波段、紅光波段和綠光波段分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道。標(biāo)準(zhǔn)假彩色遙感圖像，可更好區(qū)分不同地物特性，解譯地物類型。但是，該圖像與普通相機(jī)拍攝的圖像又有一些明顯顏色差異，例如在標(biāo)準(zhǔn)假彩色遙感圖像上，茂密的植被顯示為鮮紅色，清澈的水體顯示為深藍(lán)色，裸露的土壤顯示為暗灰色等。

同時(shí)，遙感解譯中可能會出現(xiàn)反立體效應(yīng)，即觀察圖像獲得的光學(xué)立體模型與實(shí)地物體的凹凸變化，其視覺效果可能相反，例如有時(shí)會把山谷和山峰的立體效果顛倒。此外，為了在小幅圖片上完整地展現(xiàn)自然之美，圖像經(jīng)過壓縮，空間分辨率有所降低。

2015年1月，中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心成功執(zhí)行了第38次空間與重大災(zāi)害國際憲章（CHARTER）緊急事務(wù)官（ECO）的國際值班工作。

在為期7天、每天24小時(shí)的值班工作中，資源衛(wèi)星應(yīng)用中心及時(shí)處理了斯里蘭卡洪水和馬拉維雷電風(fēng)暴兩起國際重大災(zāi)害應(yīng)對工作，分別調(diào)度了加拿大空間局、法國國家空間研究中心、德國宇航局、美國地質(zhì)調(diào)查局、英國航天局以及印度空間研究組織等國際空間機(jī)構(gòu)的多顆雷達(dá)及光學(xué)衛(wèi)星對災(zāi)區(qū)進(jìn)行成像。

期間，資源衛(wèi)星應(yīng)用中心迅速啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制，編制我國高分一號衛(wèi)星觀測計(jì)劃，及時(shí)對災(zāi)區(qū)進(jìn)行了成像。中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心已向斯里蘭卡提供了災(zāi)后衛(wèi)星數(shù)據(jù)3景，覆蓋了全部災(zāi)區(qū)，后續(xù)將繼續(xù)向馬拉維提供獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)