氣象衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)與原理PPT課件

1、contents：初步認(rèn)識(shí)初步認(rèn)識(shí)專(zhuān)用系統(tǒng)專(zhuān)用系統(tǒng)分類(lèi)分類(lèi)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)束結(jié)束第1頁(yè)/共28頁(yè)氣象衛(wèi)星屬于應(yīng)用衛(wèi)星應(yīng)用衛(wèi)星初步認(rèn)識(shí)：初步認(rèn)識(shí)：第2頁(yè)/共28頁(yè)專(zhuān)用系統(tǒng)：專(zhuān)用系統(tǒng)：與衛(wèi)星所執(zhí)行的任務(wù)直接有關(guān)的系統(tǒng)，也稱(chēng)為有效載荷。氣象衛(wèi)星具有除一般衛(wèi)星的基本結(jié)構(gòu)和部件外，還攜帶各類(lèi)遙感儀器，包括電視攝像機(jī)、紅外探測(cè)儀、射電探測(cè)儀、多譜段探測(cè)儀、氣象雷達(dá)以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。應(yīng)用衛(wèi)星一般由專(zhuān)用系統(tǒng)專(zhuān)用系統(tǒng)和保障系統(tǒng)保障系統(tǒng)組成。第3頁(yè)/共28頁(yè)保障系統(tǒng)：保障系統(tǒng)：保障衛(wèi)星和專(zhuān)用系統(tǒng)在空間正常工作的系統(tǒng)，也稱(chēng)為服務(wù)系統(tǒng)。主要有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、熱控制系統(tǒng)、姿態(tài)控制和軌道控制系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)電測(cè)控

2、系統(tǒng)等。對(duì)于返回衛(wèi)星，則還有返回著陸系統(tǒng)第4頁(yè)/共28頁(yè)電視攝像機(jī)電視攝像機(jī) 接收天線(xiàn)接收天線(xiàn)傳送帶機(jī)構(gòu)傳送帶機(jī)構(gòu) 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池電視攝像機(jī)電視攝像機(jī) 紅外探測(cè)儀紅外探測(cè)儀發(fā)射天線(xiàn)發(fā)射天線(xiàn) 定向點(diǎn)磁圈定向點(diǎn)磁圈下面以1961年的TIROS衛(wèi)星為例，講解大致結(jié)構(gòu)組成 ： 這顆衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)組成有：第5頁(yè)/共28頁(yè)這是日本的一個(gè)靜止氣象衛(wèi)星，我們可以看到，氣象衛(wèi)星雖然構(gòu)造各有不同，但它們多是用太陽(yáng)能電池供能的。第6頁(yè)/共28頁(yè)剛才提到專(zhuān)用系統(tǒng)和保障系統(tǒng)剛才提到專(zhuān)用系統(tǒng)和保障系統(tǒng)專(zhuān)用系統(tǒng)對(duì)于氣象衛(wèi)星來(lái)講主要由專(zhuān)用系統(tǒng)對(duì)于氣象衛(wèi)星來(lái)講主要由哪些呢？哪些呢？第7頁(yè)/共28頁(yè)contents：初步認(rèn)識(shí)初

3、步認(rèn)識(shí)專(zhuān)用系統(tǒng)專(zhuān)用系統(tǒng)分類(lèi)分類(lèi)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)束結(jié)束第8頁(yè)/共28頁(yè)專(zhuān)用系統(tǒng)： 氣象衛(wèi)星具有除一般衛(wèi)星的基本結(jié)構(gòu)和部件外，還攜帶各類(lèi)遙感儀器，包括電視攝像機(jī)、紅外探測(cè)儀、射電探測(cè)儀、多譜段探測(cè)儀、氣象雷達(dá)以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。 第9頁(yè)/共28頁(yè)遙感器遙感器能夠接收和測(cè)量地球及其大氣的可見(jiàn)光、紅外可見(jiàn)光、紅外與微波輻射微波輻射，并將它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到地面。地面接收站再把電信號(hào)復(fù)原繪出各種云層、云層、地表地表和洋面圖片洋面圖片，進(jìn)一步處理后就可以發(fā)現(xiàn)天氣變化的趨勢(shì)。氣象衛(wèi)星所提供的氣象資料已被廣泛用于日常氣象業(yè)務(wù)、氣象科學(xué)、海洋學(xué)和水文學(xué)的研究。氣象衛(wèi)星氣象衛(wèi)星的本領(lǐng)主要來(lái)自于它攜帶的氣

4、象遙感器。第10頁(yè)/共28頁(yè) 衛(wèi)星遙感衛(wèi)星遙感是指以人造衛(wèi)星為傳感器平臺(tái)的觀測(cè)活動(dòng)，包括對(duì)地觀測(cè)對(duì)地觀測(cè)和面向太空環(huán)境的觀測(cè)面向太空環(huán)境的觀測(cè)衛(wèi)星遙感技術(shù) 氣象衛(wèi)星利用上述儀器設(shè)備對(duì)衛(wèi)里云圖的拍攝采取兩種方式：一種是借助于地球上物體對(duì)太陽(yáng)光的反射程度而拍攝見(jiàn)光云圖見(jiàn)光云圖，只限于白天白天工作工作；另一種是借助地球表面物體溫度和大氣層溫度輻射的程度，形成紅外云圖紅外云圖，可全天候全天候工作工作。1 1、氣象遙感儀器：、氣象遙感儀器：第11頁(yè)/共28頁(yè)詳細(xì)來(lái)分常用的氣象遙感儀器有三種： 高分高分辨率紅外辨率紅外分光計(jì)：分光計(jì)：它可以獲得大氣垂直溫大氣垂直溫度分布度分布和水水汽分布汽分布。 多通道高

5、分辨率掃描輻射多通道高分辨率掃描輻射計(jì)：計(jì)：當(dāng)對(duì)云層和大氣掃描時(shí)，就能記下云層和大氣在各個(gè)波段可見(jiàn)光、紅外、可見(jiàn)光、紅外、微波微波的輻射強(qiáng)度，通過(guò)轉(zhuǎn)變處理后，就可以得到有用的大氣參數(shù)。得到可見(jiàn)光可見(jiàn)光與紅外的云圖紅外的云圖。 微波輻射計(jì)微波輻射計(jì)：衛(wèi)星儀器接收來(lái)自地球大氣系統(tǒng)自身發(fā)射或反射太陽(yáng)的輻射，包括光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、探測(cè)器、信號(hào)處理系統(tǒng)、輸出裝置探測(cè)器、信號(hào)處理系統(tǒng)、輸出裝置第12頁(yè)/共28頁(yè)太陽(yáng)或地球-大氣的輻射在大氣中傳輸時(shí)被大氣中的某種氣體所吸收。吸收隨波長(zhǎng)變化很大，在一些波段吸收很強(qiáng)，在另一些波段吸收很弱或沒(méi)有吸收。（如圖一）對(duì)輻射吸收很強(qiáng)的波段就稱(chēng)為該氣體的吸收帶；吸收很弱或

6、沒(méi)有吸收的波段稱(chēng)為大氣窗。補(bǔ)充知識(shí)：氣窗氣窗和大氣吸收帶大氣吸收帶圖一第13頁(yè)/共28頁(yè) 輻射與大氣和地表之間的相互作用表現(xiàn)為輻射的發(fā)射、吸收和反射，這為衛(wèi)星遙感地表和大氣提供了大量的信息。例：衛(wèi)星在大氣窗區(qū)波段可以測(cè)量地面、云層反射或發(fā)射的輻射，從而可以得到地表、云面的反射特性或溫度分布；衛(wèi)星在吸收帶測(cè)量，可以得到大氣溫度和成分。 根據(jù)測(cè)量的目的，衛(wèi)星選擇不同的波長(zhǎng)間隔進(jìn)行測(cè)量，這種波長(zhǎng)間隔稱(chēng)做通道。為更多地獲取地面、云層和大氣信息，目前衛(wèi)星測(cè)量使用的通道很多。 大氣窗大氣窗和大氣吸收帶大氣吸收帶在遙感中的應(yīng)用：第14頁(yè)/共28頁(yè)1、氣象遙感儀器獲得的原始數(shù)據(jù)向地面數(shù)據(jù)處理中心站傳輸，常用頻

7、段為1700兆赫，數(shù)據(jù)傳輸速率較高，最高可達(dá)28兆比特/秒；2 2、數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸：氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸有4種：2、氣象遙感儀器獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)衛(wèi)星上初步處理后，實(shí)時(shí)向地面發(fā)送云圖等氣象資料，常用頻段為137兆赫和1700兆赫，數(shù)據(jù)傳輸速率較低；第15頁(yè)/共28頁(yè)4、收集地面氣象站、海洋自動(dòng)浮標(biāo)和設(shè)置在無(wú)人值守地區(qū)的自動(dòng)氣象站所獲得的溫度、壓力、濕度等環(huán)境資料，常用頻段為401和468兆赫。3、氣象遙感儀器獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)傳到地面作各種數(shù)據(jù)處理后，再通過(guò)氣象衛(wèi)星向各地廣播云圖等氣象資料，常用頻段為1700兆赫；第16頁(yè)/共28頁(yè)contents：初步認(rèn)識(shí)初步認(rèn)識(shí)專(zhuān)用系統(tǒng)專(zhuān)用系統(tǒng)分類(lèi)分類(lèi)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)氣

8、象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)束結(jié)束第17頁(yè)/共28頁(yè)分類(lèi)：分類(lèi)：氣象衛(wèi)星實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高懸在太空的自動(dòng)化高級(jí)氣象站，是空間、遙感、計(jì)算機(jī)、通信和控制等高技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。就其運(yùn)行軌道的不同，分為兩大類(lèi)即：“太陽(yáng)太陽(yáng)同步極地軌道氣象衛(wèi)星同步極地軌道氣象衛(wèi)星”和“地球同步氣地球同步氣象衛(wèi)星象衛(wèi)星”。風(fēng)云一號(hào)風(fēng)云一號(hào)第18頁(yè)/共28頁(yè)第二類(lèi)即“地球同步氣象衛(wèi)星地球同步氣象衛(wèi)星”， 地球靜止氣象衛(wèi)星在赤道上35,880公里高處環(huán)繞地球。它的軌道可以使它環(huán)繞地球的公轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相等公轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相等，若在地面看，這 種軌道上的衛(wèi)星好像靜止在天空某一地方不動(dòng)，故又稱(chēng)它為地球靜止氣象衛(wèi)星。地球靜止氣象衛(wèi)星

9、。1、簡(jiǎn)介：第一類(lèi)是繞地球極地軌道運(yùn)繞地球極地軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行高度一般在1000公里左右，運(yùn)行周期約115分鐘，由于它是逆地球自轉(zhuǎn)方向逆地球自轉(zhuǎn)方向而與太陽(yáng)同步與太陽(yáng)同步，沿著太陽(yáng)早升晚落的方向運(yùn)行，故稱(chēng)其為“太陽(yáng)同步軌太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星道氣象衛(wèi)星”。第19頁(yè)/共28頁(yè)極軌氣象衛(wèi)星極軌氣象衛(wèi)星（覆蓋全球）：也叫太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星，軌道平面與赤道平面垂直，傾角接近90，圍繞地球南北兩極運(yùn)行。利用這種衛(wèi)星可以進(jìn)行全球觀測(cè)，每天定時(shí)飛經(jīng)同一地區(qū)上空兩次。極軌氣象衛(wèi)星可以為天氣預(yù)報(bào)提供全球的溫、濕、云、輻射等氣象參數(shù)，監(jiān)測(cè)大范圍的自然災(zāi)害，研究全球生態(tài)與環(huán)境變化。2、分別進(jìn)一步認(rèn)識(shí)：第20頁(yè)/共28

10、頁(yè)地球靜止氣象衛(wèi)星地球靜止氣象衛(wèi)星（覆蓋地球三分之一）：它在赤道上空靜止軌道上，不斷地向地面輸送地球表面一個(gè)地區(qū)的可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)圖片。在赤道上空均勻分布5個(gè)地球同步氣象衛(wèi)星，就可對(duì)全球進(jìn)行24小時(shí)全面觀測(cè)，晝夜不停地提供全球云圖資料。可直觀、及時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)到天氣系統(tǒng)的全貌。第21頁(yè)/共28頁(yè)contents：初步認(rèn)識(shí)初步認(rèn)識(shí)專(zhuān)用系統(tǒng)專(zhuān)用系統(tǒng)分類(lèi)分類(lèi)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)束結(jié)束第22頁(yè)/共28頁(yè)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)：氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)：世界天氣監(jiān)視網(wǎng)第23頁(yè)/共28頁(yè) 全球資料加工系統(tǒng)(GDPS)。主要任務(wù)是通過(guò)世界氣象中心、區(qū)域氣象中心和國(guó)家氣象中心等機(jī)構(gòu)，為各成員提供加工的基本氣象資料。世界天氣監(jiān)視網(wǎng)在業(yè)務(wù)體系上由下列三個(gè)系統(tǒng)組成： 全球觀測(cè)系統(tǒng)(GOS)。 全球電信系統(tǒng)（GTS）。其任務(wù)是收集和分發(fā)來(lái)自全球觀測(cè)系統(tǒng)的基本氣