CN114553293A - 支持气象应急灾害信息处理分发系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种支持气象应急灾害信息处理分发系统，主要包括：气象卫星载荷仪器模块、星上预处理器模块、对地L全球广播分发链路、高低轨星间链路和卫星综合信息管理单元模块。本发明采用星上预处理器将气象载荷数据进行实时处理，在卫星上生成气象灾害信息，并通过L广播分发链路和星间链路，分别实现气象预警信息对地和对星间快速分发，可实现高低轨气象卫星间数据融合处理，提升气象卫星观测及应用效能。本发明解决了气象卫星遥感数据星上探测、地面处理链条长及预警信息分发不及时的问题，并且具有气象卫星互联、预警信息响应快、使用简便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及卫星在轨星上数据预处理及传输系统设计的技术领域，具体地，涉及支持气象应急灾害信息处理分发系统。
背景技术
我国在轨的气象卫星均采用星上探测、地面处理及分发模式，随着低轨气象卫星探测手段和能力大幅提升，造成载荷传输的数据量增大，传统的“卫星数据获取—地面站接收处理—数据分发—专业应用”的模式数据处理自动化程度低，应急信息提取的时效性较差，已不能满足卫星灾害信息分发需求。另外，目前高轨和低轨气象卫星均为单独探测，缺少高低轨气象卫星的协同观测，严重制约着应急天气的预报准确性及时效性。
在公告号为CN206807790U的专利文献中公开了一种基于北斗卫星的气象灾害预警通信系统，其包括北斗卫星系统、指挥中心和第一通信点至第n通信点；所述北斗卫星系统包括北斗通信卫星；指挥通信中心包括北斗指挥机、信息发布终端和存储有信息预案数据库的主机；各通信点包括卫星浏览器、灾情终端和灾情广播系统、卫星广播器接收北斗通信卫星的信号并在本地连接无线网络，通过无线网络和灾情终端、灾情广播系统相通信。该专利并不涉及高低轨气象卫星星间传输及星上预处理。
在公开号为CN103997527A的专利文献中公开了一种基于异构网络的气象水文信息分发系统，其特征在于在中心站增加智能组播服务器和软交换网关，在各子网内增加IP组播路由器和应用层组播路由器，实现中心站为异构子网用户提供统一信息分发的服务，解决了以往中心站为异构子网用户分发气象水文信息时，必须分步骤、分别向各个子网用户逐一发送的问题，实现了信息的快速、按需、组播发送，提高了信息分发效率。该专利并不涉及高低轨气象卫星星间传输、星上预处理及分发。
基于北斗卫星的气象灾害预警发布系统设计和应用(气象科技第42卷第5期2014年10月)，本文献介绍了基于北斗卫星预警发布系统的应用需求分析、功能流程设计与实现、系统应用实验和效果检验，解决偏远山区的气象预警信息分发，提高信息获取时效性，并不涉及本专利的星上载荷数据预处理及分发系统。
因此，需要提出一种新的技术方案。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种支持气象应急灾害信息处理分发系统。
根据本发明提供的一种支持气象应急灾害信息处理分发系统，包括气象卫星载荷仪器模块、星上预处理器模块、对地L全球广播分发链路、高低轨星间链路和卫星综合信息管理单元模块；
所述气象卫星载荷仪器模块向星上预处理器模块输出数据，所述星上预处理器模块将数据处理后分发至对地L全球广播分发链路和高低轨星间链路，所述高低轨星间链路将接收到的数据处理后转发至卫星综合信息管理单元。
优选地，所述气象卫星载荷仪器模块在星上全球实时生成大气温湿度、降水、台风和火点气象观测要素的原始数据，作为星上预处理模块的处理输入数据。
优选地，所述星上预处理器模块接收气象卫星载荷仪器输出的原始数据，将接收的数据进行缓存、复接和打包后送处理板，开展定位定标、产品反演和多源数据融合处理，并将火点和台风气象应急灾害信息分发至对地L全球广播链路和高低轨星间链路。
优选地，所述星上预处理器模块为应急灾害信息处理分发系统的核心，采用SpaceVPX标准系统处理架构，智能处理采用FPGA+GPU的处理架构。
优选地，所述对地L全球广播链路包括L广播分发终端和L广播分发天线，所述对地L全球广播链路采用气象专用L频段，对星上应急灾害信息的全球实时广播，地面小型终端实时接收气象预警信息，进行火灾扩散评估。
优选地，所述L广播分发终端模块接收星上预处理模块输出的火点和台风气象灾害信息，对气象灾害信息进行组帧、编码、调制和放大处理，将L波段射频信号转发至天线；所述L广播分发天线完成射频信号的对地空间辐射。
优选地，所述高低轨星间链路包括星间通信终端和星间相控阵天线，所述高低轨星间链路采用Ka频段，对星上应急灾害信息进行星间双向传输，将低轨气象卫星引导信息转发至高轨气象卫星，接收高轨气象卫星转发过来的引导信息，进行高低轨气象卫星协同观测。
优选地，所述星间通信终端接收星上预处理模块输出的火点和台风气象灾害信息，对气象预警信息进行组帧、编码及射频调制，接收高轨气象卫星转发的星间信号，进行解调和解码处理，提取出火点和台风的经纬度信息转发至卫星综合信息管理单元；所述星间相控阵天线将星间Ka射频信号通过电扫波束控制方式转发至高轨气象卫星，接收高轨卫星发送的星间Ka射频信号，进行高低轨气象星间双向通信。
优选地，所述卫星综合信息管理单元模块接收高低轨星间链路的前向引导信息，进行卫星自主任务规划及高低轨气象卫星协同观测。
优选地，所述卫星综合信息管理单元模块为应急灾害信息处理分发系统的控制中心。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够支持低轨气象卫星星上应急灾害信息的快速分发，实现了高低轨气象卫星应急信息的互相引导观测，并且具有气象卫星互联、预警信息响应快、使用简便的优点；
2、本发明解决了气象卫星遥感数据星上探测、地面处理链条长及预警信息分发不及时的问题；
3、本发明可通过星间链路将预处理后的引导信息发送至高轨气象卫星，提升气象卫星观测及应用效能，为后续业务应用打好基础。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例一种支持气象应急灾害信息处理分发系统原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种支持气象应急灾害信息快速处理分发系统，采用星上预处理器对载荷数据进行实时处理，将灾害信息及时的广播分发及高低轨气象卫星互相引导观测。本发明解决了气象卫星遥感数据星上探测、地面处理链条长及预警信息分发不及时的问题，并且具有气象卫星互联、预警信息响应快、使用简便的优点。本发明可通过星间链路将预处理后的引导信息发送至高轨气象卫星，提升气象卫星观测及应用效能，为后续业务应用打好基础。在星上生成气象灾害信息，并通过L广播分发链路和星间链路，分别实现气象预警信息对地和对星间快速分发，可实现高低轨气象卫星间数据融合处理。
如图1所示，本发明实施例提供了一种支持气象应急灾害信息快速处理分发系统，用于气象灾害信息的星上处理及对地及对星间快速分发，包括气象卫星载荷仪器模块、星上预处理器模块、对地L全球广播分发链路、高低轨星间链路和卫星综合信息管理单元模块。
气象卫星载荷仪器模块在星上全球实时生成大气温湿度、降水、台风、火点等气象观测要素的原始数据，作为星上预处理模块的处理输入数据。
星上预处理器模块接收气象卫星载荷仪器输出的原始数据，将接收的数据进行缓存、复接、打包后送处理板，开展定位定标、产品反演、多源数据融合处理，并将火点、台风等气象应急灾害信息分发至对地L全球广播链路和高低轨星间链路。该模块为应急灾害信息处理分发系统的核心，具有星上信息交互多、高速处理及处理算法复杂等特点，采用SpaceVPX标准系统处理架构，智能处理采用FPGA+GPU的处理架构，实现火点、台风等突发事件目标检测和L2产品反演，以及数据分发等工作。
卫星综合信息管理单元模块接收高低轨星间链路的前向引导信息，实现卫星自主任务规划及高低轨气象卫星协同观测。该模块为应急灾害信息处理分发系统的控制中心，在继承型谱化模块基础上，增加高性能计算单元。
对地L全球广播链路包括L广播分发终端和L广播分发天线，该链路采用气象专用L频段(1698MHz-1710MHz)，用于对星上应急灾害信息的全球实时广播，地面小型终端实时接收气象预警信息，可动态用于火灾扩散评估等。L广播分发终端模块接收星上预处理模块输出的火点、台风等气象灾害信息，对其进行组帧、编码、调制、放大等必要处理，将L波段射频信号转发至天线。L广播分发天线完成射频信号的对地空间辐射，实现气象预警信息的全球快速广播分发。
高低轨星间链路包括星间通信终端和星间相控阵天线，该链路采用Ka频段，用于对星上应急灾害信息的星间双向传输，可实现将低轨气象卫星引导信息转发至高轨气象卫星，同时可接收高轨气象卫星转发过来的引导信息，实现高低轨气象卫星协同观测。星间通信终端接收星上预处理模块输出的火点、台风等气象灾害信息，对气象预警信息进行组帧、编码及射频调制，可接收高轨气象卫星转发的星间信号，进行解调、解码等处理，提取出火点、台风的经纬度等引导信息转发至卫星综合信息管理单元。星间相控阵天线将星间Ka射频信号通过电扫波束控制方式转发至高轨气象卫星，同时可接收高轨卫星发送的星间Ka射频信号，实现高低轨气象星间双向通信。
本发明能够支持低轨气象卫星星上应急灾害信息的快速分发，实现了高低轨气象卫星应急信息的互相引导观测，并且具有气象卫星互联、预警信息响应快、使用简便的优点；解决了气象卫星遥感数据星上探测、地面处理链条长及预警信息分发不及时的问题；可通过星间链路将预处理后的引导信息发送至高轨气象卫星，提升气象卫星观测及应用效能，为后续业务应用打好基础。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，包括气象卫星载荷仪器模块、星上预处理器模块、对地L全球广播分发链路、高低轨星间链路和卫星综合信息管理单元模块；
所述气象卫星载荷仪器模块向星上预处理器模块输出数据，所述星上预处理器模块将数据处理后分发至对地L全球广播分发链路和高低轨星间链路，所述高低轨星间链路将接收到的数据处理后转发至卫星综合信息管理单元。
2.根据权利要求1所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述气象卫星载荷仪器模块在星上全球实时生成大气温湿度、降水、台风和火点气象观测要素的原始数据，作为星上预处理模块的处理输入数据。
3.根据权利要求1所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述星上预处理器模块接收气象卫星载荷仪器输出的原始数据，将接收的数据进行缓存、复接和打包后送处理板，开展定位定标、产品反演和多源数据融合处理，并将火点和台风气象应急灾害信息分发至对地L全球广播链路和高低轨星间链路。
4.根据权利要求3所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述星上预处理器模块为应急灾害信息处理分发系统的核心，采用SpaceVPX标准系统处理架构，智能处理采用FPGA+GPU的处理架构。
5.根据权利要求1所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述对地L全球广播链路包括L广播分发终端和L广播分发天线，所述对地L全球广播链路采用气象专用L频段，对星上应急灾害信息的全球实时广播，地面小型终端实时接收气象预警信息，进行火灾扩散评估。
6.根据权利要求5所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述L广播分发终端模块接收星上预处理模块输出的火点和台风气象灾害信息，对气象灾害信息进行组帧、编码、调制和放大处理，将L波段射频信号转发至天线；所述L广播分发天线完成射频信号的对地空间辐射。
7.根据权利要求1所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述高低轨星间链路包括星间通信终端和星间相控阵天线，所述高低轨星间链路采用Ka频段，对星上应急灾害信息进行星间双向传输，将低轨气象卫星引导信息转发至高轨气象卫星，接收高轨气象卫星转发过来的引导信息，进行高低轨气象卫星协同观测。
8.根据权利要求7所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述星间通信终端接收星上预处理模块输出的火点和台风气象灾害信息，对气象预警信息进行组帧、编码及射频调制，接收高轨气象卫星转发的星间信号，进行解调和解码处理，提取出火点和台风的经纬度信息转发至卫星综合信息管理单元；所述星间相控阵天线将星间Ka射频信号通过电扫波束控制方式转发至高轨气象卫星，接收高轨卫星发送的星间Ka射频信号，进行高低轨气象星间双向通信。
9.根据权利要求1所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述卫星综合信息管理单元模块接收高低轨星间链路的前向引导信息，进行卫星自主任务规划及高低轨气象卫星协同观测。
10.根据权利要求9所述的支持气象应急灾害信息处理分发系统，其特征在于，所述卫星综合信息管理单元模块为应急灾害信息处理分发系统的控制中心。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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