气象卫星有效载荷
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红外通道0.05k（300k）
1.1km
250m，500m， 可见光红外900~1300（信 1km 噪比，1km海洋水色通道） 0.3~1.1k 0.004~3mW/（m2.sr.cm1） 0.25~1.2k 5.4~56km 18.9km（可将光近 红外） 20.3km（长波红外） 48.9km
1、气体电离探测器 2、闪烁晶体探测器 3、半导体探测器（镉锌碲）
主要由闪烁体、光的收集部件和光电转换器件组成的辐射探测器。 荧光脉冲：处于激发态的原子，要通过电子跃迁向较低的能态转化，同 时辐射出被照物质的特征X射线，这种由入射X射线激发出的特征X射线， 称为二次特征X射线（荧光X射线）此种辐射又称为荧光辐射。
气象卫星由卫星平台和有效载荷分系统组成。有效载荷是 直接执行特定飞行任务的任务的分系统，卫星平台是为有效载 荷提供支持和保证的各项分系统。
遥源自文库观测仪 卫星数据收集系统
观测各种波长的辐射能量， 从X射线到微波。
通过地面设置的数据收集平 台在实地自动采集的环境数 据经卫星转发至用户
星载数据存储、传输、转发 星载仪器与应用系统地面站组成的通信信道共同把气象资料发送给各类 用户。 1、遥感数据处理、发送给中心站 2、地面处理信息通过静止卫星气象卫星转发广播 3、收集地面、海洋数据收集品台的各种数据发送给用户
四个分辨率
仪器类型 遥感器 扫描辐射计 （AVHRR） 成像遥感器 中分辨率成 像光谱仪 (MODIS) 微波成像仪 (AMER-E) 红外分光计 （HIRS/3） 大气探测器 微波温度计 (AMUS-A) 微波湿度计 (AMUS-B) 最高探测灵敏度 红外通道0.12k（300k） 空间分辨率
可见光近红外≥20（信噪 比，目标反射率0.5%）
气象卫星有效载荷技术
汇报人：
2019年01月12日
1、概论 2、有效载荷分析 3、极轨气象卫星的有效载荷
4、静止气象卫星的有效载荷
5、有效载荷的辐射定标 6、有效载荷在轨测试 7、有效载荷主要地面业务系统
气象卫星：专门用于气象观测目的的应用卫星。
卫星气象：把气象卫星作为空间观测平台，利用遥感观测仪器 探测到的遥感数据，反演成大气物理状态，生成观测图像和产 品，并将气象卫星的观测数据和产品应用于气象和环境科学工 程。
0.37~1.06k
16.3km
成像仪器
可见光扫描辐射计、成像光谱仪、 微波成像
大气垂直探测
有 效 载 荷
探测器
臭氧探测
地球辐射
反 演
空间环境监测 数据传输系统
高能粒子、辐射剂量、 表面点位
是一种光机扫描式成像遥感器，用于观测地球景象并定量 测量目标辐射量强度。
收集器
分光器
探测器
处理器
输出器
光学会聚 单元
气象卫星上的遥感器从可见光到红外和微波遥感、从表 面成像到大气垂直探测，无论遥感器的种类、数量还是遥感器 的性能都逐渐提高。目前运行的气象卫星都是配置了多种光学 和微波遥感器的综合对地观测卫星。
1、探测波段分类
名称 波段 探测器 1、热探测器 2.1、光电子探测器（PMT） 2.2、光电导探测器 2.3、光伏：宽带隙半导体 （SiC、GaN 和金刚石等） Si、GaAs 短波：铟镓砷 中波：锑化铟 热红外：碲镉汞 天线
静止气象卫星
气象卫星主要观测内容包括： ①卫星云图的拍摄。 ②云顶温度、云顶状况、云量和云内凝 结物相位的观测。 ③陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙， 以及海洋表面状况的观测，如海洋表面 温度、海冰和洋流等。 ④大气中水汽总量、湿度分布、降水区 和降水量的分布。 ⑤大气中臭氧的含量及其分布。 ⑥太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐 射的总反射率以及地气体系向太空的红 外辐射。 ⑦空间环境状况的监测，如太阳发射的 质子、α粒子和电子的通量密度。
太阳同步轨道和地球同步轨道被证明是进行卫星气象观 测的最佳轨道，运行与这两个轨道上的气象卫星分别称为极 轨气象卫星和静止气象卫星。
飞行高度 650km— 1500km。倾角 大于90°，观测 宽幅3000km， 采用三轴稳定， 遥感器工作波 段从紫外到微 波。
极轨气象卫星
飞行高度约 35800km，轨 道与地球赤道 平面重合，可 以覆盖地球1/3 区域，三颗以 上全球观测。 可自旋可三轴
X射线
产生可 见荧光
光电转换 光电倍增 光电二极管
输出信号
工作方式分类： 1、主动和被动 2、成像和非成像
光学遥感器（激光）
主动遥 感器
微波遥感器（雷达）
气象卫星 遥感
非成像遥感 被动遥 感器 成像遥感
光学遥感器（激光） 微波遥感器（雷达） 光学遥感器（激光） 微波遥感器（雷达）
可见光及红外遥感属于光学遥感，可见光遥感使用光学技术，微波遥感 则是采用无线电技术。 1、探测波段：可见光遥感探测波段范围0.38-0.76um；微波遥感探测波 段范围通常大于1mm，但其中的激光雷达波段范围在可见光与红外波段。 2、可见光遥感只能够采集地表信息，而微波却具有穿透性，能够探测 地表以下一定深度范围内的信息。 3、可见光遥感对大气状况有要求，天气因素影响大；微波遥感（高度） 则能够实现全天时、全天候探测，具有穿透云雾的能力。 4、红外既可以收集地表信息：红外成像光谱仪，也可以测量大气垂直 分布：红外分光计。
紫外探测 器 光光 学学 技遥 术感 器
0.05~0.38 （μm）
可见光 红外
0.38~0.75 （μm）
无 线 电 技 术
0.75~1000 （μm）
1mm~10m
光 伏 效 应
光 导 效 应
微波
X射线：原子中的电子在相差巨大的能级中跃迁产生的粒子流，高频 电磁波。 Γ射线：原子核能级跃迁退激时释放出的射线，是波长短于0.01埃的 电磁波。
分光单元
探测与信号 预处理单元
信息记录
传输单元， 电路
探 测 器 单 一
海底 平面
光学遥感器组成框架图
微波遥感器组成框架图
大气吸收
在微波段大气吸收主要是氧（O2）和水汽（H2O）造成的，1、 水汽共振中心在22.235GHz和183.31GHz；2、氧气的共振中心在 50GHz有吸收带，在118.75GHz由吸收线。
有水汽
有水汽
主要大气红外吸收带
大气窗口
60~70
1.1km
250m，500m， 可见光红外900~1300（信 1km 噪比，1km海洋水色通道） 0.3~1.1k 0.004~3mW/（m2.sr.cm1） 0.25~1.2k 5.4~56km 18.9km（可将光近 红外） 20.3km（长波红外） 48.9km
1、气体电离探测器 2、闪烁晶体探测器 3、半导体探测器（镉锌碲）
主要由闪烁体、光的收集部件和光电转换器件组成的辐射探测器。 荧光脉冲：处于激发态的原子，要通过电子跃迁向较低的能态转化，同 时辐射出被照物质的特征X射线，这种由入射X射线激发出的特征X射线， 称为二次特征X射线（荧光X射线）此种辐射又称为荧光辐射。
气象卫星由卫星平台和有效载荷分系统组成。有效载荷是 直接执行特定飞行任务的任务的分系统，卫星平台是为有效载 荷提供支持和保证的各项分系统。
遥源自文库观测仪 卫星数据收集系统
观测各种波长的辐射能量， 从X射线到微波。
通过地面设置的数据收集平 台在实地自动采集的环境数 据经卫星转发至用户
星载数据存储、传输、转发 星载仪器与应用系统地面站组成的通信信道共同把气象资料发送给各类 用户。 1、遥感数据处理、发送给中心站 2、地面处理信息通过静止卫星气象卫星转发广播 3、收集地面、海洋数据收集品台的各种数据发送给用户
四个分辨率
仪器类型 遥感器 扫描辐射计 （AVHRR） 成像遥感器 中分辨率成 像光谱仪 (MODIS) 微波成像仪 (AMER-E) 红外分光计 （HIRS/3） 大气探测器 微波温度计 (AMUS-A) 微波湿度计 (AMUS-B) 最高探测灵敏度 红外通道0.12k（300k） 空间分辨率
可见光近红外≥20（信噪 比，目标反射率0.5%）
气象卫星有效载荷技术
汇报人：
2019年01月12日
1、概论 2、有效载荷分析 3、极轨气象卫星的有效载荷
4、静止气象卫星的有效载荷
5、有效载荷的辐射定标 6、有效载荷在轨测试 7、有效载荷主要地面业务系统
气象卫星：专门用于气象观测目的的应用卫星。
卫星气象：把气象卫星作为空间观测平台，利用遥感观测仪器 探测到的遥感数据，反演成大气物理状态，生成观测图像和产 品，并将气象卫星的观测数据和产品应用于气象和环境科学工 程。
0.37~1.06k
16.3km
成像仪器
可见光扫描辐射计、成像光谱仪、 微波成像
大气垂直探测
有 效 载 荷
探测器
臭氧探测
地球辐射
反 演
空间环境监测 数据传输系统
高能粒子、辐射剂量、 表面点位
是一种光机扫描式成像遥感器，用于观测地球景象并定量 测量目标辐射量强度。
收集器
分光器
探测器
处理器
输出器
光学会聚 单元
气象卫星上的遥感器从可见光到红外和微波遥感、从表 面成像到大气垂直探测，无论遥感器的种类、数量还是遥感器 的性能都逐渐提高。目前运行的气象卫星都是配置了多种光学 和微波遥感器的综合对地观测卫星。
1、探测波段分类
名称 波段 探测器 1、热探测器 2.1、光电子探测器（PMT） 2.2、光电导探测器 2.3、光伏：宽带隙半导体 （SiC、GaN 和金刚石等） Si、GaAs 短波：铟镓砷 中波：锑化铟 热红外：碲镉汞 天线
静止气象卫星
气象卫星主要观测内容包括： ①卫星云图的拍摄。 ②云顶温度、云顶状况、云量和云内凝 结物相位的观测。 ③陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙， 以及海洋表面状况的观测，如海洋表面 温度、海冰和洋流等。 ④大气中水汽总量、湿度分布、降水区 和降水量的分布。 ⑤大气中臭氧的含量及其分布。 ⑥太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐 射的总反射率以及地气体系向太空的红 外辐射。 ⑦空间环境状况的监测，如太阳发射的 质子、α粒子和电子的通量密度。
太阳同步轨道和地球同步轨道被证明是进行卫星气象观 测的最佳轨道，运行与这两个轨道上的气象卫星分别称为极 轨气象卫星和静止气象卫星。
飞行高度 650km— 1500km。倾角 大于90°，观测 宽幅3000km， 采用三轴稳定， 遥感器工作波 段从紫外到微 波。
极轨气象卫星
飞行高度约 35800km，轨 道与地球赤道 平面重合，可 以覆盖地球1/3 区域，三颗以 上全球观测。 可自旋可三轴
X射线
产生可 见荧光
光电转换 光电倍增 光电二极管
输出信号
工作方式分类： 1、主动和被动 2、成像和非成像
光学遥感器（激光）
主动遥 感器
微波遥感器（雷达）
气象卫星 遥感
非成像遥感 被动遥 感器 成像遥感
光学遥感器（激光） 微波遥感器（雷达） 光学遥感器（激光） 微波遥感器（雷达）
可见光及红外遥感属于光学遥感，可见光遥感使用光学技术，微波遥感 则是采用无线电技术。 1、探测波段：可见光遥感探测波段范围0.38-0.76um；微波遥感探测波 段范围通常大于1mm，但其中的激光雷达波段范围在可见光与红外波段。 2、可见光遥感只能够采集地表信息，而微波却具有穿透性，能够探测 地表以下一定深度范围内的信息。 3、可见光遥感对大气状况有要求，天气因素影响大；微波遥感（高度） 则能够实现全天时、全天候探测，具有穿透云雾的能力。 4、红外既可以收集地表信息：红外成像光谱仪，也可以测量大气垂直 分布：红外分光计。
紫外探测 器 光光 学学 技遥 术感 器
0.05~0.38 （μm）
可见光 红外
0.38~0.75 （μm）
无 线 电 技 术
0.75~1000 （μm）
1mm~10m
光 伏 效 应
光 导 效 应
微波
X射线：原子中的电子在相差巨大的能级中跃迁产生的粒子流，高频 电磁波。 Γ射线：原子核能级跃迁退激时释放出的射线，是波长短于0.01埃的 电磁波。
分光单元
探测与信号 预处理单元
信息记录
传输单元， 电路
探 测 器 单 一
海底 平面
光学遥感器组成框架图
微波遥感器组成框架图
大气吸收
在微波段大气吸收主要是氧（O2）和水汽（H2O）造成的，1、 水汽共振中心在22.235GHz和183.31GHz；2、氧气的共振中心在 50GHz有吸收带，在118.75GHz由吸收线。
有水汽
有水汽
主要大气红外吸收带
大气窗口
60~70