【其他行业标准】 风云三号A/B/C气象卫星数据广播和接收规范

ICS07.060
备案号：46699—2014
中华人民共和国气象行业标准
QX/T 238—2014
风云三号A/B/C气象卫星数据广播和接收技术规范
Technical specification for broadcasting and receiving of FY-3A/B/Cmeteorologicalsatellitedata
2014-07-25发布
中国气象局发布
2014-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
数据广播
数据接收
附录A（规范性附录）
风云三号A/B/C气象卫星数据传输格式参考文献
QX/T238—2014
QX/T238—2014
本标准按照GB/T1.1--2009给出的规则起草本标准由全国卫星气象与空间天气标准化技术委员会（SAC/TC347）提出并归口。本标准起草单位：国家卫星气象中心、中国航天科技集团公司八院509所。本标准主要起草人：朱爱军、朱杰、刘波=
1范围
QX/T238—2014
风云三号A/B/C气象卫星数据广播和接收技术规范本标准规定了风云三号A/B/C气象卫星高分辨率图像数据、中分辨率光谱成像仪图像数据的广播和接收技术要求。
本标准适用于风云三号A/B/C气象卫星与地面数据接收系统间的数据传输。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB13615地球站电磁环境保护要求GB50174电子计算机机房设计规范CCSDS101.0-B-3遥测信道编码（Telemetrychannelcoding）CCSDS102.0-B-3分包遥测（Packettelemetry）3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
风云三号A/B/C气象卫星
星FY-3A/B/C
中国发射的第二代极轨气象卫星，第一颗命名为风云三号A气象卫星（FY-3A），第二颗命名为风云三号B气象卫星（FY-3B)，第三颗命名为风云三号C气象卫星（FY-3C）。三颗卫星均采用三轴稳定姿态控制方式，其中FY-3A/B携带9类11种观测仪器，FY-3C携带10类12种观测仪器，能实现全球、全天候、多光谱、三维、定量对地观测。3.2
高分辨率图像传输highresolutionpicturetransmission；HRPT通过卫星的L波段数传链路实时广播极轨卫星高分辨率图像数据。3.3
中分辨率光谱成像仪图像传输moderateresolutionpicturetransmission；MPT通过卫星X波段数传链路实时广播极轨卫星中分辨率光谱成像仪图像数据。3.4
源包数据primitivepacketdata
卫星载荷观测到的数据及辅助数据。3.5
多路复用传输技术
multiplexingtransmissiontechnology利用一个实际物理信道同时传输各种探测器和应用过程数据的技术。QX/T238-2014
transmissionframe
传输顿
用于物理信道传输的数据结构。缩略语
下列缩略语适用于本文件。免费标准bzxz.net
BPSK：二相相移键控（BinaryPhaseShiftKeying）CADU：信道存取数据单元（ChannelAccessDataUnit）Conv：卷积编码（Convolutionalcode）EIRP：等效全向辐射功率（EquivalentIsotropicallyRadiatedPower）ERM：地球辐射探测仪（EarthRadiationMeasurement）GNOS：全球导航卫星掩星探测仪（GnssOccultation）G/T：接收天线增益与等效噪声温度的比值（Gain/Temperature）IRAS：红外分光计（InfraredAtmosphericSounder）MERSI：中分辨率光谱成像仪（MediumResolutionSpectralImager）MWHS：微波湿度计（MicrowaveHumiditySounder）MWRI：微波成像仪（MicrowaveRadiationImager）MWTS：微波温度计（MicrowaveTemperatureSounder）PCI：外设组件互连（PeripheralComponentInterconnect）QPSK：四相相移键控（4-PhaseShiftKeying）RHCP：右旋圆极化（RightHandCircularPolarized）RS：里德-所罗门码（Reed-Solomoncodes）SBUS：紫外臭氧垂直探测仪（SolarBackscatterUltravioletSounder）SEM：空间环境监测器（SpaceEnvironmentMonitor）SIM：太阳辐射监测仪（SolarIrradianceMonitor）TOU：紫外臭氧总量探测仪（TotalOzoneUnit）USB：通用串行总线（UniversalSerialBus）VC：虚拟信道（VirtualChannel)）VC-ID：虚拟信道标识符（VirtualChannel-Identity）VCDU：虚拟信道数据单元（VirtualChannelDataUnit）VCDU-ID：虚拟信道数据单元标识（VirtualChannelDataUnit-Identity）VIRR：可见光红外扫描辐射计（VisibleandInfraredRadiometer）5数据广播
HRPT实时数据广播
5.1.1HRPT实时数据广播内容
可见光红外扫描辐射计（VIRR）、红外分光计（IRAS）、微波温度计（MWTS）、微波湿度计（MWHS）、紫外臭氧垂直探测仪（SBUS）、紫外臭氧总量探测仪（TOU）、微波成像仪（MWRI）、太阳辐射监测仪（SIM)、地球辐射探测仪（ERM）、空间环境监测器（SEM)、全球导航卫星掩星探测仪（GNOS)及卫星遥测数据。
5.1.2HRPT实时数据广播流程
QX/T238—2014
HRPT实时数据广播流程见图1，包括信息处理和HRPT发射两部分。FY-3A/B/C气象卫星广播HRPT数据时，按照以下流程进行：按照CCSDS102.0-B-3的要求，对HRPT数据进行格式化操作；a）
按照多路复用技术对载荷数据进行传输顿生成操作，对数据进行多路复接、RS编码和加扰，形b）
成传输顿数据流；
对传输顿数据流进行串并变换和差分编码；对串并变换后的数据分别进行约束长度为7、速率为3/4的卷积编码，即Conv(7,3/4）；对编码后的数据进行QPSK调制、上变频、功率放大和滤波，最后通过天线发射。格
数据多
信息处理
5.1.3多载荷信息处理
高速数据载荷源包
传输顿
数据流
耕蝶和粉锅
Conv(7,3/4)
Conv(7,3/4)
HRPT发射
HRPT实时数据广播流程图
高速数据载荷按照附录A中图A.1的格式生成源包。5.1.3.2
低速数据载荷源包
低速数据载荷按照附录A中图A.2的格式生成源包。5.1.3.3
多路复用传输技术
上变额
按照附录A中表A.1中的参数将源包数据进行多路复接形成5个虚拟信道。5.1.3.4数据传输顿的生成
功率放大和滤波
按照CCSDS102.0-B-3对传输顿数据格式的要求，将附录A中表A.1中5个虚拟信道的数据形成传输顿数据。传输顿的格式见附录A中图A.3。5.1.4加扰
加扰使用的伪随机序列生成多项式：F(r) = + +++1
式中：
多项式；
数据位。
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数据纠错编码
5.1.5.1RS编码
按照CCSDS101.0-B-3的要求，采用符号数为255，消息长度为223，码元为8的RS(255，223，8)编码，其交错深度为4。
卷积编码
按照CCSDS101.0-B-3的要求，采用约束长度为7，速率为3/4的卷积编码方式，即Conv(7，3/4）。5.1.6数据传输位变换
5.1.6.1串并变换
串行数据流分为奇偶两路并行数据流，其中一路进行1比特延迟，使前后两个码元对齐，形成一对码元。需经过上述数据处理后，L波段实时信息处理模块才将输出码速率为4.2兆位每秒、码型为非归零码的数据传输到HRPT发射机。示例：
若输人为：ml,m2,m3,m4,m5，m6,m7,m8...则输出为.l.ml,m3,m5,m7...
Q:m2,m4,m6,m8....
5.1.6.2差分编码
差分编码根据前一对输出的码元相同和不同分成两种情况：当前一对输出的码元相同时，编码器当前的输出为：a）
Xout(i) = Xn(i)+ Xout (i-1)
Your(i)=Yn(i)+Your(i-1)
式中：
Xour (i)
Youn (i)
Yin(i)
Xout(i-1)
Your(i-1)
码元为时，编码器当前第1路输出：码元为i时，编码器当前第2路输出；码元为i时，编码器当前第1路输人；码元为i时，编码器当前第2路输人；码元为i一1时，编码器前一时刻第1路输出；码元为i一1时，编码器前一时刻第2路输出。当前一对输出的码元不同时，编码器当前的输出为：Xout(i) = Y(i)+Xout(i-1)
Your(i)=Xin(i)+Yout(i-1)
5.1.7调制
（2）
（3）
（5）
采用QPSK调制方式。FY-3A/B/C卫星上QPSK用相差为元/2的两路BPSK实现，I路和Q路输入数据，采用格雷码相位逻辑。格雷码次序四相调制规则：双比特码组AB为00，01，11，10，分别对应载波相位0°90°，180°,270°。5.1.8HRPT实时传输信道主要指标HRPT实时传输信道参数指标如下：4
码速率：4.2兆位每秒（FY-3A/B)3.9兆位每秒（FY-3C）；QX/T238—2014
载波频率：L波段1704.5MHz士34kHz(FY-3A/B)，L波段1701.3MHz士34kHz(FY-3C)；调制方式：QPSK；
信号占用带宽：5.6MHz(FY-3A/B)，5.2MHz(FY-3C）；地面站接收天线仰角5°以上卫星的最小EIRP：41dBm；卫星天线极化方式：RHCP；
卫星天线轴比：土62°范围内不大于5dB；卫星天线方向图：赋形波束，轴向旋转对称；工作方式：全球范围内实时发送，并具有程序控制开关机功能。MPT实时数据广播
MPT实时数据广播内容
中分辨率光谱成像仪图像实时传输数据。：MPT实时数据广播流程
MPT实时数据广播流程见图2，包括信息处理和MPT发射两部分。FY-3A/B/C气象卫星广播MPT数据时，按照以下流程进行：a)
按照CCSDS102.0-B-3的要求，将MPT数据进行格式化处理：b）
按照多路复用技术对载荷数据进行传输顿生成操作，对数据进行多路复接（在选择采用加密方式时进行加密处理），RS编码和加扰，形成传输顿数据流；c)
对传输顿数据流进行串并变换和差分编码；对串并变换后的数据分别进行约束长度为7、速率为1/2的卷积编码，即Conv(7，1/2)；对编码后的数据进行QPSK调制、上变频、功率放大和滤波，最后通过天线发射。数
5.2.3多载荷信息处理
5.2.3.1源包数据
t密：
信息处理
传输顿
数据流
conv(7,1/2)
Conv(7,1/2)
MPT发射
MPT实时数据广播流程图
包含中分辨率光谱成像仪图像实时传输数据。5.2.3.2传输顿数据的生成
按照CCSDS102.0-B-3中对位流格式的要求，生成传输顿数据。5.2.4基带处理
基带处理需进行加扰，按照5.1.4的规定进行。QPSK
QX/T238—2014
5.2.5数据纠错编码
RS编码
按照5.1.5.1的规定进行。
卷积编码
采用约束长度为7，速率为1/2的卷积编码方式，即Conv(7，1/2）。5.2.6数据传输位变换
串并变换
按照5.1.6.1的规定进行。
差分编码
按照5.1.6.2的规定进行。
5.2.7调制
按照5.1.7的规定进行。
MPT实时传输信道主要指标
MPT实时传输信道参数指标如下：a)
码速率：18.7兆位每秒；
载波频率：X波段7775MHz士156kHz(FY-3A/B），X波段7780MHz士156kHz(FY-3C)；调制方式：QPSK；
信号占用带宽：37.4MHz；
地面站接收天线仰角5°以上卫星的最小EIRP：46dBm；卫星天线极化方式：RHCP；
卫星天线轴比：士62°范围内不大于8dB；卫星天线方向图：赋形波束，轴向旋转对称；国内接收区域实时传送，具有地域可程控传输能力及加密传输的能力。6数据接收
6.1概述
为正常接收风云三号A/B/C气象卫星数据，在设计和建设地面数据接收站时，应对其功能、组成、选址环境、主要设备技术指标、性能、接收业务流程、轨道获取方式进行规范6.2功能
地面接收站的功能如下：
跟踪FY-3A/B/C卫星，并接收其广播的HRPT及MPT信号；b）
对接收到的信号进行放大、下变频；c)
对下变频后的信号进行解调，译码得到传输顿数据；d）对传输顿数据进行同步，并生成原始数据文件；将原始数据文件进行分包并输出给数据处理设备。e）
6.3组成
QX/T238—2014
地面接收站应包括的硬件设备：天线、伺服、馈源、低噪声放大器、下变频器、解调器、译码器、格式化同步器、数据摄入卡、数据进机分包设备、站运行管理设备等。这些设备组成L波段和X波段两套接收站系统，分别接收HRPT和MPT实时数据。6.4
选址环境要求
电磁环境要求
所选站址应对以下频率进行保护：L波段频率范围为1698MHz～1710MHz；X波段频率范围为7750MHz～7850MHz及8025MHz～8400MHz。干扰的允许范围应满足GB13615的要求。6.4.2站址环境要求
在地面仰角大于5°的全方位内应没有影响接收的物理遮挡。6.5主要设备技术指标
天线、伺服和馈源设备指标
天线、伺服和馈源设备指标如下：a)
馈源形式：L波段和X波段复合馈源或前馈加后馈：极化方式：左/右旋圆极化可选；天线座架形式：满足过顶跟踪需要；跟踪精度：优于0.1倍接收天线半功率波束宽度；工作频率见表1。
表1天线、伺服、馈源设备工作频率要求指标
频率范围
天线G/T值
2L波段接收信道设备技术指标
L波段接收信道设备指标如下：
低噪声放大器指标：
L波段
1698MHz~1710MHz
大于9dB/K
X波段
7750MHz~7850MHz；
8025MHz8400MHz
大于21dB/K
增益平坦度：12MHz带宽范围内，增益增加或下降小于0.5dB；1）
增益稳定性：在一40℃～十55℃工作温度范围内，增益浮动范围为士1dB；2）
输入驻波比：小于1.3；
4）输出1dB压缩点：不低于15dBm。下变频器指标：
频率范围：满足接收任务工作频带要求；
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