簡(jiǎn)介

高分一號衛星由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術(shù)研究院航天東方紅衛星有限公司負責抓總研制。作為我國高分辨率對地觀(guān)測系統的首發(fā)星，高分一號衛星肩負著(zhù)我國民用高分辨率遙感數據實(shí)現國產(chǎn)化的使命，主要用戶(hù)為國土資源部、農業(yè)部和環(huán)境保護部。該星的設計壽命為5-8年，

高分一號衛星

2013年4月26日12點(diǎn)13分，長(cháng)征二號丁運載火箭拖著(zhù)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(guān)測系統的首發(fā)星——高分一號衛星精準入軌，搭載的三顆國外微小衛星隨后成功分離，我國首次一箭四星發(fā)射圓滿(mǎn)成功。

2018年3月31日，高分一號02、03、04衛星是國家民用空間基礎設施規劃的首批業(yè)務(wù)化應用衛星，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，可用于國土資源調查、監測、監管與應急等主體業(yè)務(wù)，并可服務(wù)于環(huán)保、農業(yè)、林業(yè)、海洋、測繪等行業(yè)。中國遙感衛星地面站的密云站、喀什站、三亞站、昆明站和北極站負責承擔這些衛星的數據接收任務(wù)。據悉，地面站未來(lái)還將陸續承擔規劃中的其他陸地觀(guān)測衛星的數據接收任務(wù)。

衛星功能

高分一號衛星是中國高分辨率對地觀(guān)測系統的第一顆衛星，由中國航天科技集團公司所屬空間技術(shù)研究院研制，主要用戶(hù)為國土資源部、農業(yè)部、環(huán)境保護部和氣象部門(mén)。

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

高分一號衛星發(fā)射成功后，能夠為國土資源部門(mén)、農業(yè)部門(mén)、氣象部門(mén)、環(huán)境保護部門(mén)提供高精度、寬范圍的空間觀(guān)測服務(wù)，在地理測繪、海洋和氣候氣象觀(guān)測、水利和林業(yè)資源監測、城市和交通精細化管理，疫情評估與公共衛生應急、地球系統科學(xué)研究等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

設計方案

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

高分一號衛星

衛星采用對地三軸穩定方式，可實(shí)現每秒萬(wàn)分之五度指向穩定度能力。衛星具備中繼測控能力。集成化的星務(wù)系統進(jìn)行整星指令與數據的統一管理。

數據傳輸分系統采用K波段、點(diǎn)波束雙極化傳輸方案。星上圖像數據壓縮采用全色3：1壓縮，多光譜無(wú)損壓縮，星上提供容量為1Tb的固態(tài)存儲器，對地數傳碼速率為900Mbps。

衛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組合成像能力。

衛星結構主要采用鋁蒙皮復合材料板，太陽(yáng)翼基板由碳纖維加鋁蜂窩材料制成。衛星熱控采用以被動(dòng)為主、主動(dòng)熱控為輔的方案，通過(guò)隔熱、散熱、等溫化、加熱設計以及相機獨立熱控來(lái)滿(mǎn)足特殊設備的溫差和溫度穩定性要求。衛星采

高分一號衛星

高分一號衛星主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

①單星上同時(shí)實(shí)現高分辨率與大幅寬的結合，2m高分辨率實(shí)現大于60km成像幅寬，16m分辨率實(shí)現大于800km成像幅寬，適應多種至間分辨率、多種光譜分辨率、多源遙感數據綜合需求，滿(mǎn)足不同應用要求；

②實(shí)現無(wú)地面控制點(diǎn)50m圖像定位精度，滿(mǎn)足用戶(hù)精細化應用需求，達到國內同類(lèi)衛星最高水平；

③在小衛星上實(shí)現2×450Mbp數據傳輸能力，滿(mǎn)足大數據量應用需求，達到同類(lèi)衛星規模最高水平；

④具備高的姿態(tài)指向精度和穩定度，姿態(tài)穩定度優(yōu)于5e-4°/s，并具有35°側擺成像能力，滿(mǎn)足在軌遙感的靈活應用；

⑤全面提升衛星壽命，是我國首顆設計、考核壽命要求大于5年的低軌衛星；

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

研制歷程

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

高分一號衛星

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

2013年3月20日，衛星運抵發(fā)射場(chǎng)，開(kāi)始發(fā)射場(chǎng)測試。4月26日衛星發(fā)射。

設計創(chuàng )新

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

開(kāi)展了機械一體化設計，如星敏與相機幾何關(guān)系穩定性設計，星敏支架等溫化設計，優(yōu)化數傳天線(xiàn)、太陽(yáng)翼、相機遮光罩等至間相容性設計。利用結構微振動(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(kāi)展相機等溫化，實(shí)現相機部件主要溫度梯度1-2攝氏度的水平。

為滿(mǎn)足多種分辨率、多種相機及不同壓縮及傳輸模式的需要，實(shí)際設計了10類(lèi)18種主要的工作模式。同時(shí)為簡(jiǎn)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)設計了指令模板，只需設定成像開(kāi)始時(shí)間、成像時(shí)間長(cháng)度及成像相關(guān)的增益、級數等即可靈活成像，降低了指令編排的復雜性，提高了快捷性，有利于多任務(wù)開(kāi)展和使用效能的提升。

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

為保證大范圍觀(guān)測，設計了利用動(dòng)量輪控制實(shí)現滾動(dòng)側擺35°的能力，可觀(guān)測范圍近1000km。

設計偏航90°定標模式，是國內首顆可在軌實(shí)現該模式相對定標的衛星。在軌測試期間進(jìn)行了三次偏航定標，獲取數據用于星上相對定標處理，改進(jìn)效果明顯。

設計了一軌多次任務(wù)能力，并在在軌測試期間實(shí)現了一軌4次的成像，擴展了衛星多目標成像任務(wù)能力。

高分相機在繼承資源02C高分相機的基礎上，綜合進(jìn)行了大視場(chǎng)同軸TMA光學(xué)系統、五譜段合一TDICCD成像技術(shù)、雙相機一體組合結構設計和智能化成像電子學(xué)等技術(shù)的集成創(chuàng )新，為實(shí)現大幅寬成像，在線(xiàn)陣CCD拼接方式上采用全反全透式光學(xué)拼接方案。調焦機構設計采用移動(dòng)第三反射鏡實(shí)現調焦，具有移動(dòng)重量小、機構輕小型化的特點(diǎn)。開(kāi)展了消雜光完備性設計，有利于成像幾何質(zhì)量的保

高分一號衛星

16m寬幅相機通過(guò)4臺相機視場(chǎng)拼接實(shí)現大視場(chǎng)觀(guān)測，800km幅寬是國際同類(lèi)分辨率相機最寬的。相機在繼承環(huán)境1A、1B衛星30m相機技術(shù)基礎上，通過(guò)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，并采用統一遮光罩設計和新型內交叉視場(chǎng)拼接技術(shù)，既保證視場(chǎng)，又使得遮光罩尺寸最小，有利于遮光罩光學(xué)設計和整星布局。

此外在高分和寬幅相機上設計了信號可嵌位功能，用于消除電路噪聲。研制過(guò)程中對相機內方位元素進(jìn)行測定和控制，提高了地面定標精度。

針對多相機、高碼速率要求，6臺相機均分兩路設計了數傳處理與傳輸通道。為節省使用頻帶，提高利用率，2通道采用單頻雙極化傳輸方式，是CAST968/200。小衛星上首個(gè)實(shí)現點(diǎn)波束、雙通道數據傳輸的衛星。為實(shí)現點(diǎn)波束對地面站的精確控制和可靠性，設計了利用姿態(tài)控制計算機計算的天線(xiàn)指向驅動(dòng)和利用軌道數據自主計算指向位置的異構冗余設計。在國內相同傳輸體制中采用了最小功率固態(tài)放大器，節約了用電功率，降低了整星用電負荷，有利于增加相機成像時(shí)間。

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

采用三結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的鎬鎳電池組比能量提高2倍，在恒流充電基礎上增加恒壓基準，將鎬鎳的TV曲線(xiàn)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(guò)壓保護和過(guò)放保護措施，保證了整個(gè)電源系統的高比能量和高可靠性。

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

采用星上存儲及數傳通道下傳實(shí)現星上遙測數據無(wú)壓縮下傳，提高了星上運行狀態(tài)的可監控性。特別實(shí)現全軌道圈定位、星敏、陀螺等數據獲取，有利于地面圖像幾何處理的質(zhì)量提高。

采用中繼測控，提高了衛星全球可測控能力和應急情況下的可測控能力。通過(guò)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(yáng)翼展開(kāi)的時(shí)間縮短到65s，有效提高了入軌段衛星工作與測控效能。

通過(guò)關(guān)鍵結構部件承載能力提升，實(shí)現板式結構由800kg到1000kg的承載能力的提升，擴展了CAST968/2000平臺任務(wù)適應能力。

圍繞8年壽命要求，開(kāi)展了初始軌道優(yōu)化設計，可保證在燃料不增加的情況下，兼顧長(cháng)壽命運行。

有效載荷占整星重量比達47.2%，為國內同類(lèi)衛星最高水平。

應用領(lǐng)域

公安部利用高分一號衛星數據和高分專(zhuān)項先期攻關(guān)成果，在黑龍江、內蒙古、河北等地發(fā)現了多處罌粟種植區；在吉林、內蒙古等地發(fā)現了建國以來(lái)最大面積的大麻種植區；在中朝邊界、新疆發(fā)現數十條非法越境通道；在福建發(fā)現海上大型走私油庫等。這些成果為公安部有關(guān)部門(mén)執法提供了重要信息支撐。

高分衛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據為災區評價(jià)次生災害檢測等工作也提供了有利支持，8月中旬東北地區洪澇災害之中它獲取的綏化、肇東、富余(音)等嚴重災區的各種專(zhuān)題圖也為黑龍江省在農業(yè)損失評估、房屋損毀評估物資保障、交通設施搶修、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(huì )有一些特別的包括行程、發(fā)展、消散等基礎提供了信息保障。

科技日報北京2014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，我國高分一號衛星在南印度洋海域（南緯44度57分，東經(jīng)90度13分）觀(guān)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)現通報給馬方。

根據中國資源衛星應用中心、中國科學(xué)院遙感與數字地球研究所等單位對相關(guān)衛星數據進(jìn)行研判，在高分一號衛星3月18日中午12時(shí)許獲取的圖像中發(fā)現了疑似漂浮物，該物體長(cháng)約22米，寬約13米。

據悉，我國已調動(dòng)高分、海洋、風(fēng)云、遙感等系列共21顆衛星，并建立了統一指揮協(xié)調會(huì )商體系，為失聯(lián)馬航客機的搜救提供支持。

城市影像

據國家航天局網(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”衛星首次開(kāi)機成像獲取的圖片，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，體現了高分一號衛星多模式同時(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”衛星觀(guān)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(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中常用的標準假彩色合成。

土地影像

由國防科工局重大專(zhuān)項工程中心和中國科學(xué)院遙感與數字地球研究所提供的“高分一號”衛星圖像共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“大地在‘傾聽(tīng)’”、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(yáng)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

高分一號衛星

業(yè)內專(zhuān)家介紹說(shuō)，本次發(fā)布的“高分一號”衛星圖像色彩斑斕，是以國際遙感專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中常用的標準假彩色合成，即用近紅外波段、紅光波段和綠光波段分別對應紅、綠、藍三個(gè)通道。標準假彩色遙感圖像，可更好區分不同地物特性，解譯地物類(lèi)型。但是，該圖像與普通相機拍攝的圖像又有一些明顯顏色差異，例如在標準假彩色遙感圖像上，茂密的植被顯示為鮮紅色，清澈的水體顯示為深藍色，裸露的土壤顯示為暗灰色等。

同時(shí)，遙感解譯中可能會(huì )出現反立體效應，即觀(guān)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(jué)效果可能相反，例如有時(shí)會(huì )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自然之美，圖像經(jīng)過(guò)壓縮，空間分辨率有所降低。

2015年1月，中國航天科技集團公司所屬中國資源衛星應用中心成功執行了第38次空間與重大災害國際憲章（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，資源衛星應用中心及時(shí)處理了斯里蘭卡洪水和馬拉維雷電風(fēng)暴兩起國際重大災害應對工作，分別調度了加拿大空間局、法國國家空間研究中心、德國宇航局、美國地質(zhì)調查局、英國航天局以及印度空間研究組織等國際空間機構的多顆雷達及光學(xué)衛星對災區進(jìn)行成像。

期間，資源衛星應用中心迅速啟動(dòng)應急機制，編制我國高分一號衛星觀(guān)測計劃，及時(shí)對災區進(jìn)行了成像。中國資源衛星應用中心已向斯里蘭卡提供了災后衛星數據3景，覆蓋了全部災區，后續將繼續向馬拉維提供獲取的衛星數據。

衛星數據