fy-2(03p) cnas 任务书download.ccgp.gov.cn/oss/UploadFiles/File/附件2... · 1.3 文档概述...

0

风云四号科研试验卫星地面应用系统工程

定标与真实性检验系统（CVS）

软件开发研制任务书

编写：____________________________________

校对：____________________________________

审核：____________________________________

会签：____________________________________

批准：____________________________________

中国气象局国家卫星气象中心

二 O 一五年五月

CVS 业务应用软件技术功能规格书

1

目录

1 范围 .......................................................................................................................................................................... 4

1.1 标识 ................................................................................................................................................................... 4

1.2 系统概述 ........................................................................................................................................................... 4

1.3 文档概述 ........................................................................................................................................................... 5

2 引用文档 .................................................................................................................................................................. 5

3 术语和缩略语........................................................................................................................................................... 6

3.1 术语 ................................................................................................................................................................... 6

3.2 缩略语 ............................................................................................................................................................... 8

4 用户 .......................................................................................................................................................................... 9

4.1 直接用户 ........................................................................................................................................................... 9

4.2 间接用户 ........................................................................................................................................................... 9

5 任务 .......................................................................................................................................................................... 9

5.1 功能概述 ........................................................................................................................................................... 9

5.2 指标概述 ......................................................................................................................................................... 10

5.3 主要任务 ......................................................................................................................................................... 10

5.3.1 AGRI 定标预处理分系统 ................................................................................................................... 11

5.3.2 GIIRS 定标预处理分系统 .................................................................................................................. 30

5.3.3 LMI 定标预处理分系统 ..................................................................................................................... 51

5.3.4 VNIR 替代定标分系统 ....................................................................................................................... 64

5.3.5 TIR 替代定标分系统 .......................................................................................................................... 71

5.3.6 GIIRS 光谱定标分系统 ...................................................................................................................... 77

5.3.7 定标真实性检验分系统 ..................................................................................................................... 84

5.3.8 二级调度与监控分系统 ..................................................................................................................... 93

5.3.9 仿真与再处理分系统任务 ............................................................................................................... 102

5.3.10 定标与真实性检验信息发布平台 ................................................................................................... 114

5.4 接口关系 ....................................................................................................................................................... 120

5.4.1 外部接口关系 ................................................................................................................................... 120

5.5 业务运行模式 ............................................................................................................................................... 123

5.5.1 自动化运行工作模式 ....................................................................................................................... 123

5.5.2 人机交互工作模式 ........................................................................................................................... 138

5.5.3 与其他系统关系 ............................................................................................................................... 140


2

5.6 设计约束 ....................................................................................................................................................... 142

5.6.1 运行环境 ........................................................................................................................................... 142

5.6.2 网络发布平台标准 ........................................................................................................................... 147

5.6.3 研制方法 ........................................................................................................................................... 147

5.6.4 偶发事件处理 ................................................................................................................................... 147

5.6.5 设计余量 ........................................................................................................................................... 147

5.6.6 软件设计要求 ................................................................................................................................... 147

5.7 质量要求 ....................................................................................................................................................... 148

5.7.1 实时性要求 ....................................................................................................................................... 148

5.7.2 功能性要求 ....................................................................................................................................... 148

5.7.3 可靠性要求 ....................................................................................................................................... 149

5.7.4 可扩展性和易维护性 ....................................................................................................................... 149

5.7.5 易用性 ............................................................................................................................................... 149

5.7.6 可移植性要求 ................................................................................................................................... 149

5.7.7 安全性要求 ....................................................................................................................................... 150

5.7.8 规范性要求 ....................................................................................................................................... 150

5.8 测试要求 ....................................................................................................................................................... 151

5.8.1 第三方测评 ....................................................................................................................................... 151

5.8.2 被测试对象 ....................................................................................................................................... 151

5.8.3 测试方法 ........................................................................................................................................... 151

5.8.4 定量测试要求 ................................................................................................................................... 151

5.8.5 软件测试记录要求 ........................................................................................................................... 151

5.8.6 软件测试组织要求 ........................................................................................................................... 152

5.9 文档要求 ....................................................................................................................................................... 152

5.9.1 文档 ................................................................................................................................................... 152

5.9.2 软件程序 ........................................................................................................................................... 152

5.10 管理要求 ..................................................................................................................................................... 153

5.10.1 关键等级 ........................................................................................................................................... 153

5.10.2 管理机构 ........................................................................................................................................... 153

5.10.3 开发进度 ........................................................................................................................................... 153

5.10.4 质量保证 ........................................................................................................................................... 155

5.10.5 软件配置管理 ................................................................................................................................... 155

5.11 外部评审要求 ............................................................................................................................................. 155

6 验收与交付 .......................................................................................................................................................... 155

6.1 完成形式和交付内容 ................................................................................................................................... 155


3

6.1.1 文档 ................................................................................................................................................... 156

6.1.2 软件程序 ........................................................................................................................................... 156

6.1.3 系统联调 ........................................................................................................................................... 156

6.1.4 用户培训 ........................................................................................................................................... 156

6.2 软件验收过程 ............................................................................................................................................... 157

6.3 软件验收准则 ............................................................................................................................................... 157

6.4 验收运行环境 ............................................................................................................................................... 157

6.5 服务范围 ....................................................................................................................................................... 158

6.6 软件移交 ....................................................................................................................................................... 158

7 维护 ...................................................................................................................................................................... 159

7.1 软件保障 ....................................................................................................................................................... 159

7.1.1 承制方的责任 ................................................................................................................................... 159

7.1.2 交办方的责任 ................................................................................................................................... 159

附件 1：CVS 系统接口控制文件 ........................................................................................................................... 159


4

1 范围

1.1 标识

本文档适用于国家卫星气象中心“风云四号科研试验卫星地面应用系统工程

定标与真实性检验系统”开发任务。

为实现上述开发任务而确立的项目中文名称：风云四号科研试验卫星地面应

用系统工程定标与真实性检验系统开发，简称风云四号科研试验卫星地面应用系

统工程 CVS 业务系统。

系统及开发项目的英文标识为：Calibration and Validation System，简称 CVS。

1.2 系统概述

风云四号（FY-4）卫星是我国第二代静止气象卫星，和上一代静止轨道气象

卫星 FY-2 相比，FY-4 采用了三轴稳定平台，FY-4 卫星搭载 3 台光学载荷：多通

道扫描成像辐射计（AGRI）、干涉式红外大气垂直探测仪（GIIRS）、闪电成像仪

（LMI）。

FY-4 卫星采用三轴稳定平台，其在惯性空间内平台稳定度低于 FY-2 的自旋

稳定平台，自旋稳定平台由于自身旋转，受到太阳照射相对均匀，卫星热力学梯

度很小，而 FY-4 卫星受到的太阳照射不均匀，热力学梯度很大，热学环境比 FY-2

自旋稳定平台差，由此引起的遥感仪器辐射响应变化剧烈，辐射定标难度大。

FY-4 卫星地面应用系统中的定标与真实性检验系统（CVS）是完成数据预

处理过程中的关键环节之一。定标处理是各个有效载荷遥感资料定量应用和产品

生成的前提和基础。真实性检验是遥感数据定标精度和质量的有力保障。定标处

理将采用多种手段综合定标技术，实现多通道扫描成像辐射计、大气垂直探测仪

和闪电成像仪三个遥感器观测信号向辐射信号的转换，并实现干涉仪的精确光谱

位置确立和光谱定标。定标与真实性检验系统对载荷性能状态进行监视跟踪，生

成多通道扫描成像辐射计、大气垂直探测仪和闪电成像仪的 L1C 数据，并完成

对 FY-4 卫星 L1C 数据的精度和质量检验，为后端各系统提供高精度、质量可控

的初级辐射遥感产品。


5

1.3 文档概述

本文档界定了《风云四号科研试验卫星地面应用系统工程 CVS 系统软件研

制任务书》中所规定的待开发软件的范围，陈述了软件在研制、开发、验收、交

付等方面的要求，是合同文本的技术附件，是委托方、承制方进行应用软件开发、

验收和交付的基本依据。具体包括七章内容：

1) 第一章主要阐述了 CVS 系统的标识和简要情况；

2) 第二章主要列举了该任务书引用的文档情况；

3) 第三章主要列举了该任务书使用到的专业术语和缩略语；

4) 第四章主要描述了 CVS 系统支持的用户情况；

5) 第五章主要阐述了 CVS 系统涵盖的功能要求以及技术指标要求；

6) 第六章主要提出了 CVS 系统软件在验收和交付中的要求；

7) 第七章主要明确了承制方、交办方在软件维护中的责任。

2 引用文档

《风云四号科研试验卫星地面应用系统工程可行性研究报告》

发布单位-国家卫星气象中心

《风云四号科研试验卫星地面应用系统工程初步设计》

发布单位-国家卫星气象中心

《计算机软件工程规范国家标准汇编 2007》

发布单位-中国标准出版社

《总装备部软件工程规范》（2008 年版）

发布单位-总装备部


6

3 术语和缩略语

3.1 术语

硬件配置项（HWCI）：为合同要求的独立的系统功能而设计的且能满足最终

用户要求的一组硬件。

计算机软件配置项（CSCI）：为独立的配置管理（技术状态管理）而设计的

且能满足最终用户要求的一组软件，简称软件配置项。

计算机软件部件（CSWC）：计算机软件配置项中功能和性质不同的部分。计

算机软部件可以进一步分解成其它计算机软部件和计算机软件单元，简称软

件部件。

计算机软件单元（CSWU）：计算机软部件设计中确定的能单独测试的一部

分程序，简称软件单元。是最低层次的软件成分。例如：结构化编程语言中

的函数、子程序，面向对象编程语言中的类等。

计算机软件模块（CSWM）：简称模块，按照国家标准的定义，模块指的是

逻辑上可以分开的系统成分。泛指逻辑上相对独立的软件成分，如 CSCI、

CSWC 和 CSWU 等。

软件工程环境（SWEE）：软件工程工作中所需的一组软件工具、固件和硬件

的集合。软件工具可包括(但不局限于)CASE 工具、编译程序、汇编程序、

连接程序、装入程序、操作系统、调试程序、模拟器、仿真器、测试工具、

文档编制工具和数据库管理系统等。

软件测试环境（SWTE）：测试软件所需的一组软件工具、固件和硬件的集合。

软件工具可以包括(但不局限于)测试工具, 如模拟软件、代码分析器和测试

用例生成器等, 也可能包括包含在软件工程环境中的工具。

辐射定标（RCAL）：建立遥感传感器的数字量化输出值 DN 与其所对应视场

中辐射亮度值之间的定量关系，按照定标位置不同可分为实验室定标、星上

定标、场地定标。

实验室定标（LCAL）：在遥感器发射之前对其进行的波长位置、辐射精度、

空间定位等的定标，将仪器的输出值转换为辐射值。

光谱定标（SCAL）：为了确定遥感传感器每个波段的中心波长和带宽，以及


7

光谱响应函数而进行的定标。

星上定标（OCAL）：对于载有辐射定标源、定标光学系统的卫星，在成像时

实时、连续地进行定标。

场地定标（FCAL）：遥感器处于正常运行条件下，选择辐射定标场地，通过

地面同步测量对遥感器的定标，场地定标可以实现全孔径、全视场、全动态

范围的定标，并考虑到了大气传输和环境的影响。

交叉定标（CCAL）：是辐射定标方法的一种，即当待标定的在轨卫星传感器

与定标结果很好的在轨卫星传感器同时观测同一目标时，用标定结果很好的

在轨卫星传感器来标定待标定的卫星传感器。

重采样（SSRC）:根据一类象元的信息内插出另一类象元信息的过程。在遥

感中，一般指从高分辨率遥感影像中提取出低分辨率影像的过程。

视差订正（OPEC）：对在有一定距离的两个点上观察同一个目标所产生的方

向差异而进行的订正。

深对流云（DCCS）：是一种发展深厚的对流云，它往往能发展到对流层顶之

上，它是冷且亮的目标，其光谱特征类似于辐射定标用参考白板，在可见-

近红外波段，它能够提供足够高且稳定可靠的反射率，非常适合定标。

气溶胶光学厚度（AOD）：是介质的消光系数在垂直方向上的积分，是描述

气溶胶对光的衰减作用的。

地表反射率（SFAD）surface albedo：地物表面反射能量与到达地物表面的入

射能量的比值，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。

表观反射率（APRF）：地物表面反射能量与近地表太阳入射能量的比值，是

地表反射率和大气反射率之和。

大气辐射传输（ARTM）：指电磁波在大气界质中的传播输送过程。这一过程

中，由于辐射能与介质的相互作用而发生吸收和散射，同时大气也放射辐射。

黑体（BB）：是一个理想化了的物体，它能够吸收外来的全部电磁辐射，并

且不会有任何的反射与透射。黑体对于任何波长的电磁波的吸收系数为 1，

透射系数为 0。

光谱响应（SPRP）：通道在特定光谱区间对不同光谱辐射的响应能力。在通

道光谱区间，光谱响应一般呈曲线，我们也常把它叫做光谱响应函数。


8

3.2 缩略语

表 3-1 缩略语列表（A-Z）

缩略语全拼注释

GEO Geostaionary 静止轨道卫星

LEO Low Earth Orbiter 低轨道卫星

AGRI Advanced Geostationary Radiation

Imager 多通道扫描成像辐射计

GIIRS Geostationary Interferometric

Infrared Sounder

干涉式红外大气垂直探测

仪

LMI Lightning Mapping Imager 闪电成像仪

DTS Data Aquisition and Telecommand

System 数据获取和测控系统

MCS Mission Management and Control

System 运行控制系统

NRS Navigation and Registration System 图像定位与配准系统

CVS Calibration and Validation System 定标与真实性检验分系统

PGS Product Generation System 产品处理系统

VNIR Visible and Near Infrared 太阳反射波段

TIR Thermal Infrared 热发射波段

DCC Deep Covective Cloud, 深对流云

AOD Aerosol Optical Depth 气溶胶光学厚度

BB Black Body 黑体

NOM Nominal Full Disc Projection Data 标称全圆盘投影数据

DCP Data Collection Platform 外场观测数据传输系统

DMZ Demilitarized Zone 外网数据下载服务区

RM Ray Match 光路匹配

SNO Satellite Nadir Observation 同时星下点观测

SNR Signal to Noise Ratio 信噪比

NEDT Noise Equivalent Temperature 噪声等效温差


9

缩略语全拼注释

Difference

4 用户

CVS 的用户分为直接和间接两类用户，他们都有可能对待开发软件的功能

属性和非功能属性提出相应的需求或要求。

4.1 直接用户

应用系统的操作和管理人员是 CVS 的直接用户或最终用户。他们所属的组

织机构是国家卫星气象中心。他们对承制单位提出的用户需求将由卫星气象中心

指定的用户代表小组全权负责诠释。

4.2 间接用户

CVS 的间接用户是所有从 CVS 系统获得各种支持的人员和单位。包括运行

控制室、国家卫星气象中心系统发展室、研究所、遥感监测服务室、DTS、MCS、

NRS、PGS 系统的代表、国家气象中心、总参气象中心以及国家卫星气象中心的

其他部门或应用系统的其他分系统，都是待开发软件的间接用户或客户。他们对

业务应用软件的承制单位所提出的用户需求或要求也将由卫星气象中心指定的

用户代表小组代理。

5 任务

5.1 功能概述

风云四号科研试验卫星地面应用系统工程 CVS 系统，是要在风云一号、风

云二号、风云三号和目前国际上比较成熟的系统设计经验和算法模块的基础上，

考虑风云四号各个有效载荷和卫星平台的特殊性，开展针对性设计实现 L1 级数

据生成功能，以及定标和真实性检验功能，充分考虑系统的可扩展性，预留扩展


10

接口，为将来算法升级和补充设计提供接口，并且秉承星地一体化定标原则。

风云四号卫星的定标算法主要分星上定标算法和替代定标算法两大部分，在

尽可能以星上定标算法为主的原则下，地面替代定标作为星上定标算法有效补

充、验证和备份，做到星地相互验证，星地一体化定标设计，最终实现业务化的

综合定标处理，为后端各系统提供高精度、质量可控的初级辐射遥感产品。

5.2 指标概述

成像仪可见光近红外通道辐射定标：5%（大气窗区通道）；

成像仪红外通道辐射定标精度：0.5K-1K；

在稳定可靠的计算机环境中，处理软件要 7*24 小时连续运行；

软件运行稳定性优于 99.9%。

对各个环节监视并对出现异常情况实时报警，用户响应平均时间：0.5s。

5.3 主要任务

风云四号科研试验卫星地面应用系统工程 CVS 系统的任务是按照业务运行

模式、业务逻辑设计合理的处理流程，对地面应用系统各个有效载荷完成定标与

真实性检验的数据预处理过程，具体包括多通道扫描成像辐射计、大气垂直探测

仪和闪电成像仪三个遥感器观测信号向辐射信号的转换，及干涉仪的精确光谱位

置确立和光谱定标，为后端各系统提供高精度、质量可控的初级辐射遥感产品。

CVS 系统具体包括十方面的任务：

（1）实现对多通道扫描成像辐射计 AGRI 的定标预处理和精度检验；

（2）实现对大气垂直探测仪 GIIRS 的定标预处理和精度检验；

（3）实现对闪电成像仪 LMI 的定标预处理和精度检验；

（4）通过在轨替代定标手段，实现载荷可见近红外通道的辐射定标；

（5）利用场地定标和交叉定标手段，实现 AGRI 和 GIIRS 中长波红外通道

的替代定标；

（6）通过对光谱波长位置的标定，实现对大气垂直探测仪 GIIR 的高精度光

谱定标；

（7）利用可靠、客观的科学算法，结合国外卫星数据，实现定标的真实性


11

检验。

（8）实现 CVS 实时业务系统的调度与监控功能；

（9）实现 CVS 系统的仿真与数据再处理功能；

（10）实现 CVS 系统的定标与真实性检验信息发布的平台网站。

根据 CVS 系统初步设计，CVS 的任务划分为十个部分，构成如图 5-1。

CVS系统结构图

AG

RI

定标预处理分系统

GIIR

S


LM

I


VN

IR替代定标分系统

TIR

替代定标分系统

光谱定标分系统

定标真实性检验分系统

二级调度与监控分系统

仿真与重处理分系统

定标与真实性检验信息发布平台

图 5-1CVS 任务组成图

5.3.1 AGRI 定标预处理分系统

AGRI 定标预处理分系统负责生成 AGRI 星上定标和对月定标的时序；星上

下传原始数据经过 DTS 系统接收和分包，传给 NRS 和 CVS 系统，CVS 系统接

收 DTS 系统的相关数据，需要处理完成星上定标观测数据和对月定标观测数据，

生成相应的定标表；进行非均匀性校正；对观测数据进行定标前处理，提高数据

质量；对载荷运行状态进行监测和分析；按照 L1 级数据需求和格式实时生成

AGRI L1 级数据。

AGRI 定标预处理分系统包括：发射前定标功能、月球地基观测与光谱数据

库建立功能、定标前处理功能、星上定标时序预报和角度计算功能、星上发射波

段定标功能、探测器非均匀校正功能、反射波段对月观测数据定标处理功能、发

射波段对月观测数据定标处理功能、星上定标趋势分析功能、辐射响应状态监测


12

和分析及 L1 级数据生成功能等 12 项功能，见图 5-2。

AGRI定标预处理分系统

月球地基观测与光谱数据库建立功

能

AGRI

L1级数据生成

功能

AGRI

辐射响应状态监测和分析功

能

AGRI

星上定标趋势分析和结果检

验功能

AGRI

探测器非均匀性校正

功能

AGRI

星上发射波段定标功

能

AGRI

星上反射波段定标功

能

AGRI

定标前处理功

能

AGRI

发射前定标功

能

AGRI

星上定标时序预报和角度计

算功能

AGRI

发射波段对月观测数据定标处理功

能

AGRI

反射波段对月观测数据定标处理功

能

图 5-2 AGRI 定标预处理分系统结构图

具体功能将在功能要求部分进行详细描述，见 5.3.1.1。

5.3.1.1 功能要求

5.3.1.1.1 发射前定标功能

发射前定标功能的主要任务是确定仪器工作参数和性能指标，如确定可见光

通道反射率与输出电压的关系，确定 A/D 量化关系等，确定各通道光谱响应函

数等参数，进行发射前定标处理与分析。

发射前定标功能包含 12 个子功能，分别是：

1) 发射前反射波段灵敏度测试子功能

主要是对仪器信噪比指标进行测试。

2) 发射前发射波段灵敏度测试子功能

主要是对仪器噪声等效温差指标进行测试。

3) 增益标定子功能

主要对 A/D 量化关系及放大倍数等参数设置。

4) 发射前发射波段动态范围测量子功能

通过实验室测量数据确定发射波段仪器动态范围。

5) 发射前反射波段动态范围测量子功能

通过实验室测量数据确定反射波段仪器动态范围。


13

6) 发射前反射波段辐射响应标定子功能

主要是反射波段发射前定标。

7) 发射前发射波段辐射响应标定子功能

主要是发射波段发射前定标。

8) 发射前反射波段非均匀性评价子功能

发射前对反射波段非均匀性评价，给出定量化评价结果。

9) 发射前反射波段非均匀性校正子功能

发射前对反射波段非均匀性校正。

10) 发射前发射波段非均匀性评价子功能

发射前对发射波段非均匀性评价，给出定量化评价结果。

11) 发射前发射波段非均匀性校正子功能

进行发射前发射波段非均匀性校正。

12) 静态数据管理子功能

对用于在轨后定标与预处理计算需要的静态数据进行管理。

5.3.1.1.2 月球地基观测与光谱数据库建立功能

完成特定波段的地基月球观测，完成月壤的连续光谱测量，并建立相应的月

球光谱数据库；完成与ROLO等现有月球反射波段光谱的比较，完成与FY-4AGRI

在轨月球观测的数据比较，建立月球红外波段发射率数据库。

月球地基观测与光谱数据库建立功能包含 23 个子功能，分别为：

1) 地基对月设备运行控制软件子功能

对地基对月观测设备进行智能化管理，负责地基对月观测设备的工作与安全

管理。

2) 地基对月观测系统数据采集子功能

负责从观测设备采集观测数据，按照需要的格式与索引进行数据存储。

3) 反射波段月球观测数据库建立子功能

建立反射波段地基月球观测数据库。

4) 反射波段月球数据库管理子功能

对反射波段地基月球观测数据进行管理。

5) 发射波段月球观测数据库建立子功能


14

建立发射波段地基月球观测数据库。

6) 发射波段月球数据库管理子功能

对发射波段地基月球观测数据进行管理。

7) 地基对月观测数据压包子功能

主要是按照传输格式进行数据压包，包括观测数据与调动指令。

8) 地基对月观测数据解包子功能

主要是按照传输格式进行数据解包，包括观测数据与调动指令。

9) 地基对月观测数据远程传输子功能

负责数据的网络远程传输。

10) 地基对月观测系统监视软件子功能

通过监视设备对地基对月观测系统及工作环境进行监视与显示。

11) 安全环境自动识别软件子功能

通过图像处理方法对工作环境进行安全识别与判断。

12) 地基对月观测数据噪声抑制子功能

对地基月球观测数据进行噪声抑制。

13) 地基对月观测数据辐射定标子功能

对地基月球观测数据进行辐射定标，包含黑体定标和积分球定标。

14) 地基对月观测数据大气订正子功能

利用复杂的大气模型对观测数据进行大气订正。

15) 地基对月观测数据观测几何订正子功能

对观测数据进行几何订正。

16) 月壤测量与精度分析子功能

依据利用 FY-2F 观测数据分析计算得到的月表区域，严格按照月壤成分配比

进行人工月壤配制，并用光谱仪在要求的波段上对月壤发射率进行测量，分析测

量精度。

17) 月球反射率模型建立子功能

通过测量数据建立月球反射率模型。

18) 月球发射率模型建立子功能

通过测量数据建立月球发射率模型。

19) 观测数据与模型精度对比检验子功能


15

建立一套月球光谱准确性检验系统，利用 USGS ROLO 模型、阿波罗月壤数

据等相互比较，分析确认模型精度。

20) 反射波段月球光谱数据库建立子功能

建立反射波段地基月球反射光谱数据库。


实现反射波段月球反射光谱数据库的管理及查询等功能。

22) 发射波段月球光谱数据库建立子功能

建立发射波段地基月球发射光谱数据库。


实现发射波段月球光谱数据库的管理及查询等功能。

5.3.1.1.3 定标前处理功能

针对可能出现的杂散光进行电子学定标监视，完成杂散光抑制，并且分析光

学系统 PSF，进行 PSF 校正，提高观测数据质量。

定标前处理功能包括 24 个子系统，分别为：

1) 电子学定标监视子功能

对成像仪电子学定标进行逐帧监视。

2) 电子学定标数据库建立子功能

建立电子学定标数据库。

3) 电子学定标数据库管理子功能

对电子学定标数据库进行管理。

4) 电子学定标分析子功能

长时间分析成像仪电子学定标变化，分析仪器性能变化。

5) 全圆盘观测模式背景噪声剔除子功能

对常规全圆盘观测时的观测背景噪声进行抑制，包含复杂的仪器噪声模型，

以及条件完备时的噪声抑制算法。

6) 区域观测模式背景噪声剔除子功能

对区域观测时的观测背景噪声进行抑制，包含复杂的仪器噪声模型，以及条

件不完备时的噪声抑制算法。

7) 反射波段地球区检测子功能


16

通过图像特征检测反射波段地球区。

8) 反射波段地球区剪除子功能

剪除反射波段地球区数据，供后续杂散光处理。

9) 反射波段杂散光抑制子功能

通过统计模型进行反射波段杂散光抑制。

10) 反射波段杂散光统计分析子功能

统计分析成像仪反射波段杂散光时变情况。

11) 发射波段地球区检测子功能

通过图像特征检测发射波段地球区。

12) 发射波段地球区剪除子功能

剪除反射波段地球区数据，供后续杂散光处理。

13) 发射波段杂散光抑制子功能

通过统计模型进行发射波段杂散光抑制。

14) 发射波段杂散光统计分析子功能

统计分析成像仪发射波段杂散光时变情况。

15) 反射波段 PSF 评价子功能

进行图像处理自动提取并计算图像的 PSF 图像。

16) 反射波段 PSF 复原子功能

反射波段 PSF 复原处理。

17) 发射波段 PSF 评价子功能

进行图像处理自动提取并计算图像的 PSF。

18) 发射波段 PSF 复原子功能

发射波段 PSF 复原处理。

19) 反射波段杂散光评价数据库建立子功能

建立反射波段杂散光评价结果数据库。

20) 反射波段杂散光评价数据库管理子功能

实现反射波段杂散光评价结果数据库管理。

21) 反射波段杂散光评价结果长期分析子功能

利用数据库数据进行反射波段杂散光长期评价与抑制结果分析。

22) 发射波段杂散光评价数据库建立子功能


17

建立发射波段杂散光评价结果数据库。

23) 发射波段杂散光评价数据库管理子功能

实现发射波段杂散光评价结果数据库管理。

24) 发射波段杂散光评价结果长期分析子功能

利用数据库数据进行发射波段杂散光长期评价与抑制结果分析。

5.3.1.1.4 星上定标时序预报和角度计算功能

根据天文计算结果，生成星上定标和对月定标的时序，并且根据星上定标和

对月定标准确时间，计算定标时光路的观测几何，用以修正定标系数。

星上定标时序预报和角度计算功能包括 9 个子功能，分别为：

1) 星历管理子功能

进行星历管理。

2) 定标坐标系转换子功能

针对辐射定标需要的各坐标系进行动态转换。

3) 星上漫反射板定标时序预报子功能

利用卫星轨道根数、姿态、以及 FY-4AGRI 视场和光路设计，计算可以用来

观测漫反射板定标的时间。不同的观测几何角会导致定标数据质量的差异，需要

根据观测几何角度筛选适合漫反射板定标以及反射波段对月定标的时间段。

4) 星上漫反射板定标角度精确计算子功能

根据卫星轨道、姿态等数据，精确计算太阳入射能量；通过坐标转换，如射

光线和出射光线统一到漫反射板坐标系下，校正漫反射板反射辐射能量。

5) 反射波段对月定标观测时序预报子功能

利用卫星轨道根数、姿态、以及 FY-4AGRI 视场，计算可以用来观测月球定

标的时间。不同的观测几何角会导致定标数据质量的差异，需要根据观测几何角

度筛选适合发射波段月球定标的时间段，生成 FY-4 AGRI 摆镜摆动指令角度参

数。

6) 反射波段对月定标角度精确计算子功能

利用卫星轨道根数、姿态、以及 AGRI 图像处理结果，精确计算 AGRI 对月

观测数据时的时间，并根据天文轨道关系计算观测时刻的月球观测几何角度。

7) 发射波段对月定标观测时序预报子功能


18

利用卫星轨道根数、姿态、以及 FY-4AGRI 视场，计算可以用来观测月球定

标的时间。不同的观测几何角会导致定标数据质量的差异，需要根据观测几何角

度筛选适合发射波段月球定标的时间段，生成 FY-4 AGRI 摆镜摆动指令角度参

数。

8) 发射波段对月定标角度精确计算子功能

利用卫星轨道根数、姿态、以及 AGRI 图像处理结果，精确计算 AGRI 对月

观测数据时的时间，并根据天文轨道关系计算观测时刻的月球观测几何角度。

9) 发射波段对月定标区域计算子功能

针对发射波段月球定标的均匀区域需求，进行均匀性检测。

5.3.1.1.5 星上反射波段定标功能

负责从反射波段定标数据中计算出定标系数，监视辐射标准的在轨衰变和订

正观测几何对反射波段能量的影响。

星上反射波段定标功能包括 14 个子功能，分别为：

1) 定标参数提取和质量检验子功能

定标参数提取和质量检验模块实现对在轨星上反射定标所用参数的提取，并

对提取参数的质量进行初步筛查。

2) 定标背景噪声计算子功能

定标背景噪声计算模块根据观测时刻情况，依据定标背景噪声模型，实时计

算定标时刻的背景噪声。

3) 观测几何订正因子计算子功能

观测几何订正因子计算模块基于仪器设计和发射前实验室测量结果，精确计

算辐射光线在定标装置腔体内的传输路径，计算观测几何的校正因子 F，订正观

测几何影响。根据计算出来的定标时刻精确观测几何角度，利用辐射传输方程，

订正观测几何对辐射定标的影响。

4) 漫反射板非朗伯特性订正因子计算子功能

漫反射板非朗伯特性订正因子计算模块主要根据非朗伯模型对漫反射板的

非朗伯特性进行订正。

5) 漫反射板衰减系数计算子功能

漫反射板衰减系数计算模块利用比值辐射计观测结果实现对关键定标部件


19

漫射板衰减系数的计算。由归一化的比辐射计实时测量漫射板/太阳辐射比获取。

6) 比值辐射计衰减率计算子功能

比值辐射计衰减率计算模块基于比值辐射归一化太阳观测结果实现对比值

辐射计各光谱通道衰减特征的计算。

7) 扫描镜观测角度订正子功能

扫描镜观测角度订正模块利用漫射板 BRDF 模型以及扫描镜角度模型进行

漫射板在扫描辐射计扫描方向反射率的订正。

8) 部分孔径定标因子订正子功能

部分孔径定标因子订正模块基于部分孔径定标因子，建立扫描辐射计部分孔

径与全孔径定标的传递系数。

9) 反射波段定标系数计算子功能

反射波段定标系数计算模块根据星上定标模型计算反射波段定标系数，实现

反射波段在轨辐射定标。

10) 漫射板衰减监测与分析子功能

漫反射板衰减监测与分析模块实现对漫反射板衰减率的长期跟踪和分析。

11) 比值辐射计衰减监测与分析子功能

比值辐射计衰减监测与分析模块实现对比值辐射计衰减率的长期跟踪和分

析。

12) 反射波段衰减监测与分析子功能

反射波段衰减监测与分析模块基于反射波段的定标系数实现对扫描辐射计

衰减率的长期跟踪和分析。

13) 反射波段定标系数数据库建立和管理子功能

反射波段定标系数数据库建立和管理模块实现反射波段星上定标系数数据

库的建立和管理。

14) 比值辐射计观测资料数据库建立和管理子功能

比值辐射计观测资料数据库建立和管理模块实现反射波段星上定标系数数

据库的建立和管理。

5.3.1.1.6 星上发射波段定标功能

负责从辐射波段定标数据中计算出定标系数，解决定标黑体的温度梯度模型


20

建立、背景噪声去除和腔体自发射辐射等影响。

星上发射波段定标功能包括 13 个子功能，分别为：

1) 定标参数提取和数据质量检验子功能

定标参数提取和数据质量检验模块实现对在轨星上发射波段定标所用参数

的提取，并对提取参数的质量进行初步筛查。

2) 定标背景噪声计算子功能

定标背景噪声计算模块根据观测时刻情况，依据定标背景噪声模型，实时计

算定标时刻的背景噪声。

3) 定标器测温数据采集子功能

定标器测温数据采集模块对星上 PRT 测温数据进行采集，包括黑体测温、

腔体测温、辐冷测温等数据。

4) 定标黑体温度拟合子功能

定标黑体温度拟合模块基于多个 PRT 测温数据，通过黑体的温度梯度模型

计算面源黑体温度场。

5) 定标源等效黑体温度计算子功能

定标源等效黑体温度计算模块通过黑体发射率模型计算黑体等效黑体亮温。

6) 定标黑体辐射订正子功能

定标黑体辐射订正模块根据成像模型完成不同探元定标黑体辐射的订正。

7) 定标黑体环境辐射计算子功能

定标黑体环境辐射计算模块根据黑体发射率、黑体腔体温度等信息建立黑体

环境自发射模型，计算定标黑体环境自发射辐射。

8) 发射波段定标系数计算子功能

发射波段定标系数计算模块根据定标公式，计算各发射波段的定标系数。

9) 发射波段定标系数监视和分析子功能

发射波段定标系数监视和分析模块基于发射波段的定标系数实现对扫描辐

射计衰减变化的长期跟踪和分析。

10) 星上黑体温度监视和分析子功能

星上黑体温度监视和分析模块实现对星上黑体温度的监视和分析。

11) 定标环境温度和辐冷温度监视和分析子功能

定标环境温度和辐冷温度监视和分析模块实现对定标环境温度和辐冷温度


21

的监视和分析。

12) 黑体观测资料数据库建立和管理子功能

黑体观测资料数据库建立和管理模块实现黑体观测资料的数据库建立和管

理。

13) 发射波段定标系数数据库建立和管理子功能

发射波段定标系数数据库建立和管理模块实现发射波段定标系数的数据库

建立和管理。

5.3.1.1.7 探测器非均匀校正功能

根据 AGRI 工作环境选取可用的目标和场景，分别采用基于目标的非均匀性

校正和基于场景的非均匀性校正方法，校正探测器非均匀性。

探测器非均匀校正功能包括 18 个子功能，分别为：

1) 反射波段非均匀性校正目标提取子功能

反射波段非均匀性校正目标选取，提取可以用来做非均匀性校正目标数据。

2) 反射波段在轨非均匀性评价子功能

完成成像仪反射波段在轨非均匀性评价。

3) 反射波段非均匀性系数计算子功能

通过两点定标公式进行反射波段非均匀性系数计算。

4) 反射波段非均匀性订正系数计算子功能

按照探测器线性模型，进行订正系数计算。

5) 发射波段非均匀性校正目标提取子功能

提取可以用来做非均匀性校正目标数据。

6) 发射波段在轨非均匀性评价子功能

完成成像仪发射波段在轨非均匀性评价。

7) 发射波段非均匀性系数计算子功能

通过非均匀性校正公式进行发射波段非均匀性校正。

8) 发射波段非均匀性订正系数计算子功能

根据探测器线性模型进行订正系数计算。

9) 反射波段非均匀性校正场景提取子功能

利用图像处理技术和反射波段先验知识，从云图中提取可以用来做非均匀性


22

校正场景。

10) 基于场景的反射波段非均匀性校正子功能

基于云图进行反射波段非均匀性校正。

11) 发射波段非均匀性校正场景提取子功能

利用图像处理技术和发射波段先验知识，从云图中提取可以用来做非均匀性

校正场景。

12) 基于场景的发射波段非均匀性校正子功能

基于云图进行发射波段非均匀性校正。

13) 反射波段非均匀性评价数据库建立子功能

建立反射波段非均匀性评价结果数据库。

14) 反射波段非均匀性评价数据库管理子功能

实现反射波段非均匀性评价结果数据库管理。

15) 发射波段非均匀性评价数据库建立子功能

建立发射波段非均匀性评价结果数据库。

16) 发射波段非均匀性评价数据库管理子功能

实现发射波段非均匀性评价结果数据库管理。

17) 反射波段非均匀性长期分析子功能

通过数据库数据进行反射波段非均匀性监视及校正结果分析。

18) 发射波段非均匀性长期分析子功能

通过数据库数据进行发射波段非均匀性监视及校正结果分析。

5.3.1.1.8 反射波段对月观测数据定标处理功能

通过对 AGRI 反射波段对月观测数据进行提取，对数据进行剔除与去噪，几

何校正等工作，提取对月观测数据，确认月表有效区域，计算月表温度模型，计

算对应月表区域的等效反射率。对提取后的对月观测数据进行定标计算。

反射波段对月观测数据定标处理功能包括 23 个子功能，分别为：

1) 反射波段月球提取子功能

反射波段月球提取主要功能是：根据月球轨迹计算结果确定月球位置，对月

球位置区域进行图像识别，根据图像识别匹配结果确定月球中心区域位置，进行

月球图像区域提取。


23

2) 反射波段伪目标剔除子功能

反射波段伪目标剔除主要功能是：根据图像特征进行月球图像区内的伪目标

剔除，由于观测区域内的月球数据会有多余图像数据干扰，为防止伪目标数据对

月球观测数据的干扰，通过图像特征的方式，确定月球目标数据，剔除伪目标等

杂散数据。

3) 反射波段噪声抑制子功能

反射波段噪声抑制主要功能是：根据图像特征进行月球图像区内的噪声抑

制，由于观测区域内的月球数据会有噪声干扰，为防止噪声数据对月球观测数据

的干扰，通过图像噪声抑制的方式，确定月球目标数据进行噪声抑制。

4) 观测几何校正子功能

观测几何校正主要功能是：依据月球反射波段光谱模型，以及计算得到的精

确的对月观测几何角度，订正月球反射率。为了更准确的获取月球数据的反射率，

通过对月观测几何角度的计算，来订正月球反射率。

5) 波段反射率插值子功能

波段反射率插值主要功能是：根据成像仪实际光谱响应函数进行谱段反射率

插值。

6) 波段卷积子功能

波段卷积主要功能是：根据成像仪实际光谱响应函数完成实际光谱响应函数

卷积。

7) 仪器观测参数订正子功能

仪器观测参数订正主要功能是：对仪器工作特性校正，订正对月观测中由

FY-4 AGRI 仪器特性造成的月球反射辐射能量观测偏差。

8) 观测距离订正子功能

观测距离订正主要功能是：根据观测距离计算进行距离订正。

9) 计算反射波段对月定标系数子功能

计算反射波段对月定标系数主要功能是：计算发射波段对月定标系数。利用

月球反射波段观测数据，基于定标公式计算反射波段定标系数。

10) 反射波段月球定标系数数据库建立子功能

反射波段月球定标系数数据库建立主要功能是：建立反射波段月球定标系数

数据库。


24

11) 反射波段单波段对月定标系数管理子功能

反射波段月球定标系数管理主要功能是：实现反射波段对月标系数数据库管

理。

12) 反射波段月球数据库建立子功能

反射波段月球数据库建立主要功能是：建立反射波段月球观测数据库，管理

月球数据存储。


反射波段月球数据库管理主要功能是：实现反射波段月球观测数据库管理，

优化查询检索效率。

14) 基于恒星的系统 PSF 测试程序子功能

利用恒星点光源进行 PSF 测试。

15) 恒星提取子功能

根据仪器指标参数从观测数据中准确提取单颗恒星的观测值。

16) 恒星质心确定子功能

通过亚像元算法进行恒星质心亚像元确定。

17) 星表管理子功能

星表管理主要功能是：对获取的恒星能量星表进行存储，对恒星能量星表进

行管理。

18) 恒星 PSF 逆滤波子功能

基于 PSF 实现恒星的逆滤波，消除空间位置引起的恒星能量变化。

19) 恒星定标子功能

恒星定标模块功能是：获取恒星定标数据，利用恒星数据进行辐射定标。

20) 恒星定标系数数据库建立子功能

恒星定标系数数据库建立主要功能是：建立恒星定标系数数据库。

21) 恒星定标系数管理子功能

恒星定标系数管理主要功能是：实现恒星定标系数数据库管理。

22) 恒星数据库建立子功能

恒星数据库建立主要功能是：建立恒星数据库，管理恒星数据存储。

23) 恒星数据库管理子功能

恒星数据库管理主要功能是：实现恒星数据库管理，优化查询检索效率。


25

5.3.1.1.9 发射波段对月观测数据定标处理功能

通过对 AGRI 发射波段对月观测数据进行提取，对数据进行剔除与去噪，几

何校正等工作，提取对月观测数据，确认月表有效区域，计算月表温度模型，计

算对应月表区域的等效发射率。对提取后的对月观测数据进行定标计算。

发射波段对月观测数据定标处理功能包括 16 个子功能，分别为：

1) 发射波段月球提取子功能

发射波段月球提取主要功能是：根据月球轨迹计算结果确定月球位置，对月

球位置区域进行图像识别，根据图像识别匹配结果确定月球中心区域位置，进行

月球图像区域提取。

2) 发射波段伪目标剔除子功能

发射波段伪目标剔除主要功能是：根据图像特征进行月球图像区内的伪目标

剔除，由于观测区域内的月球数据会有多余图像数据干扰，为防止伪目标数据对

月球观测数据的干扰，通过图像特征的方式，确定月球目标数据，剔除伪目标等

杂散数据。

3) 发射波段噪声抑制子功能

发射波段噪声抑制主要功能是：根据图像特征进行月球图像区内的噪声抑

制，由于观测区域内的月球数据会有噪声干扰，为防止噪声数据对月球观测数据

的干扰，通过图像噪声抑制的方式，确定月球目标数据进行噪声抑制。

4) 观测几何校正子功能

观测几何校正主要功能是：依据月球反射波段光谱模型，以及计算得到的精

确的对月观测几何角度，订正月球反射率。为了更准确的获取月球数据的反射率，

通过对月观测几何角度的计算，来订正月球反射率。

5) 月表有效区域确认子功能

利用不同工况下实验室定标结果，建立满足在轨应用需求的热发射波段间辐

射响应变化的定量关系，为在轨对月定标提供先验基础数据。为了更准确的获取

月球数据，通过对月观测的位置关系模型，结合实验室定标结果，确认月表有效

区域。

6) 月表温度模型计算子功能

月表温度模型计算主要功能：根据观测时间和几何关系以及月表温度模型，


26

计算得到观测时刻的月表温度。

7) 单波段计算对应月表区域的等效发射率子功能

单波段计算对应月表区域的等效发射率主要功能：通过单波段观测数据计算

月表定标区的等效发射率。

8) 双波段计算对应月表区域的等效发射率子功能

根据月表混合像元辐射模型及获取的月表温度和发射率参数，计算单个热发

射波段内，月表相对均匀区域的发射辐亮度以及对 AGRI 的等效入瞳辐射。

9) 计算发射波段双波段对月定标系数子功能

利用月表相对均匀区域内 AGRI 多波段观测输出结果，建立与月表温度无关

的波段间辐射响应率变化方程，并利用实验室定标结果得到的不同工况下热发射

波段间辐射响应变化的定量关系，建立双热发射波段对月辐射定标方程。

10) 计算单波段对月定标系数子功能

计算单波段对月定标系数主要功能是：通过单波段计算得到的月表等效发射

率计算单波段定标系数。

11) 发射波段双波段对月定标系数数据库建立子功能

发射波段双波段对月定标系数数据库建立主要功能是：建立发射波段双波段

对月定标系数数据库。

12) 发射波段双波段对月定标系数管理子功能

发射波段双波段对月定标系数管理主要功能是：实现双波段对月定标系数数

据库管理。

13) 发射波段单波段对月定标系数数据库建立子功能

发射波段单波段对月定标系数数据库建立主要功能是：建立单波段对月定标

系数数据库。

14) 发射波段单波段对月定标系数管理子功能

发射波段单波段对月定标系数管理主要功能是：实现双波段对月定标系数数

据库管理。

15) 发射波段月球数据库建立子功能

发射波段月球数据库建立主要功能是：建立发射波段月球观测数据库，管理

月球数据存储。



27

发射波段月球数据库管理主要功能是：实现发射波段月球观测数据库管理，

优化查询检索效率。

5.3.1.1.10 星上定标趋势分析功能

根据历史星上定标数据，结合频次不定（考虑到场地定标、交叉定标、对月

定标等各种方法的更新频次不一样，系统可以输入不同定标方法的最新结果）的

综合定标结果，对当前星上定标结果进行检验，输出合适的定标系数。

星上定标趋势分析功能包括 10 个子功能，分别为：

1) 漫反射板定标结果滤波子功能

利用合适的低频滤波器对星上定标结果进行滤波，剔除不合理的定标结果。

2) 漫反射板定标结果趋势分析子功能

分析漫反射板定标的长期变化趋势，分析引起的原因。

3) 反射波段月球定标结果滤波子功能

利用合适的低频滤波器对对月定标结果进行滤波，剔除不合理的定标结果。

4) 反射波段月球定标趋势分析子功能

分析反射波段对月定标的长期变化趋势，分析引起的原因。

5) 反射波段综合定标结果比对子功能

输入其他定标方法的定标结果，与星上定标结果做对比，分析星上定标结果

的系统偏差及引起变化的可能原因。

6) 黑体定标结果滤波子功能

利用合适的低频滤波器对星上定标结果进行滤波，剔除不合理的定标结果。

7) 黑体定标结果趋势分析子功能

分析黑体定标的长期变化趋势，分析引起的原因。

8) 发射波段月球定标结果滤波子功能

利用合适的低频滤波器对对月定标结果进行滤波，剔除不合理的定标结果。

9) 发射波段月球定标趋势分析子功能

分析发射波段对月定标的长期变化趋势，分析引起的原因。

10) 发射波段综合定标结果比对子功能

输入其他定标方法的定标结果，与星上黑体定标结果做对比，纠正星上定标

结果的系统偏差及引起变化的可能原因。


28

5.3.1.1.11 辐射响应状态监测和分析功能

负责对 AGRI 的运行工况进行监测，进行运行健康状况分析，实时提交 AGRI

运行状态。

辐射响应状态监测和分析功能包括 5 个子功能，分别为：

1) AGRI 辐射响应监测子功能

通过高频次定标手段实时监测 AGRI 辐射响应。

2) 建立遥测数据数据库子功能

建立相关遥测数据数据库。

3) 遥测数据库管理子功能

实现遥测数据数据库管理。

4) AGRI 运行状况分析子功能

AGRI 运行健康状况分析，实时提交分析报告。

5) AGRI 性能监测数据长期分析子功能

通过长时间历史数据分析，总结 AGRI 在轨期间受轨道、季节等影响，仪器

在轨性能的变化情况。

5.3.1.1.12 L1 级数据生成功能

按照 AGRI L1 级数据格式实时生成 L1 数据，包括符合 HRIT 广播格式的实

时广播数据、用于跨平台存档的 HDF 格式数据，并对定标专用数据进行专属组

织与存储；针对压缩数据进行压缩率动态分析。

L1 级数据生成功能包括 20 个子功能，分别为：

1) L1 源数据组织与质量检验子功能

实时对观测资料、定标、定位信息进行合理组织，对数据质量进行检验，保

证生成 L1 级数据的实时性和正确性。

2) L1 源数据格式转换子功能

对 L1 数据源格式进行转换，为 L1 级生成准备条件。

3) L1 源数据缓存管理子功能

NRS 系统传输数据为逐线模式，CVS 系统需要生成文件，对 L1 源数据进行

缓存管理。


29

4) L1 源数据动态切片子功能

根据系统配置参数，对源数据进行动态切片管理。

5) HRIT 格式数据无损压缩子功能

按照 HRIT 广播数据格式要求，对 HRIT 广播数据进行无损数据压缩。

6) HRIT 格式数据有损压缩子功能

按照 HRIT 广播数据格式要求，对 HRIT 广播数据进行有损数据压缩。

7) 动态压缩率计算子功能

实时对 HRIT 数据压缩率进行计算分。

8) 动态压缩率数据库建立子功能

建立动态压缩率数据库。

9) 动态压缩率管理子功能

实现动态压缩率数据库管理功能。

10) 动态压缩率分析子功能

利用数据库数据对动态压缩率进行分析，分析影响压缩率的因素。

11) 编辑 HDF 格式标准数据子功能

按照 HDF 格式标准要求，根据任务时间表生成 HDF 格式 L1 级数据。

12) 编辑 SVISS 格式标准数据子功能

按照 SVISS 格式标准要求，生成 HDF 格式 L1 级数据。

13) 成像仪数据中国陆地区兰伯托投影子功能

以经过地理定位和标称投影的 L1 级数据为数据输入，导入图像地理投影参

数，对 L1 级数据进行兰伯托投影变换，获得较高时效的中国陆地区域兰伯托投

影图像产品。

14) 成像仪数据中国海区麦卡托投影子功能

以经过地理定位和标称投影的 L1 级数据为数据输入，导入图像地理投影参

数，对 L1 级数据进行麦卡托投影变换，获得较高时效的中国海区麦卡托投影图

像产品。

15) 成像仪数据中国及周边区域等经纬度投影子功能

等经纬度投影的定位转换算法同上两种投影，行列值直接线性对应纬度和经

度，在高纬地区变形较大。数据重采样用双三次样条插值来完成。

16) 协处理器管理子功能


30

对硬件高速协处理器进行工作管理及状态管理。

17) 协处理器数据传输子功能

与硬件高速协处理器进行数据传输。

18) 快速云检测子功能

进行多通道数据组合快速云检测。

19) 分辨率调整子功能

根据 L1 数据格式要求，对观测数据进行分辨率调整。

20) L1 数据质量检验子功能

对 L1 级数据进行质量检验。

5.3.1.2 技术指标

定标与真实性检验系统的总体性能指标包括辐射定标指标和光谱定标指标。

具体指标如下：

AGRI 可见光近红外通道辐射定标：5%（大气窗区通道）；

AGRI 红外通道辐射定标精度：0.5K-1K；

实时生成 AGRI 的 L1C 数据的时效性：2min。

5.3.2 GIIRS 定标预处理分系统

GIIRS 定标预处理分系统的目标是接收仪器原包数据，并将干涉数据转换为

经过辐射定标和光谱定标后的光谱数据。如果按照功能划分，GIIRS 定标预处理

分系统主要包括 L0 数据接收与处理、冷空数据校正、黑体数据校正、星上光谱

定标、星上辐射定标、L1 数据质量控制和 L1 数据格式转换等子系统。

GIIRS 定标预处理分系统包括：发射前定标功能、L0 数据接收与处理功能、

冷空数据校正功能、黑体数据校正功能、星上辐射定标功能、可见光在轨定标功

能、L1 数据质量分析及控制功能、L1 数据生成功能、L1 产品综合展示功能等 9

项功能，见图 5-3。


31

GIIRS定标预处理分系统

发射前定标功

能

L0

数据接收与处理功

能

冷空数据校正功

能

黑体数据校正功

能

可

见

光

在

轨

定

标功

能

星上辐射定标功

能

L1

数据生成功

能

L1

数据质量分析及控制功

能

L1

结

果综合展示功

能

图 5-3 GIIRS 定标预处理分系统结构图


5.3.2.1 功能要求


主要负责卫星发射前在实验室中应用光谱、辐射等定标系统对探测仪进行定

标。通过光谱定标来获得有关波长的一些特征，如波段中心波长、波段宽度特征、

光谱响应函数等；通过辐射定标获得仪器的线性度、灵敏度、杂散光等。

发射前定标功能包括 20 个子功能，分别为：

1) 可见光波段暗电流测试子功能

读取特定环境温度、工作温度与不同曝光时间下测量的暗电流，对数据开展

自动化分析，生成包含暗电流测试图表结果的测试报告。

2) 可见光波段灵敏度测试子功能

读取特定环境温度、工作温度下，零输入时 CCD 的输出噪声水平，对数据

开展自动化分析，生成包含灵敏度测试图表结果的测试报告。


32

3) 可见光波段杂散光测试子功能

通过对杂散光的测试分析，建立杂散光模板，可以有效的对在轨时观测数据

进行消杂处理。

4) 可见光逐光谱动态范围测试子功能

读取单色积分球测量 CCD 的逐波长动态范围，生成包含图表数据的测试报

告以供在轨定量化使用。

5) 可见光波段线性度检测子功能

线性度问题是制约在轨定量化使用的关键问题，最好的解决办法就是在发射

前详细计算探测器线性度特性。

6) 可见光波段测试用仿真数据建立子功能

评估卫星在轨时载荷输入能量变化范围，建立仿真数据，供发射前面阵 CCD

量化等级测试、非均匀性测试、光谱响应函数测试与辐射定标模块使用。

7) 可见光波段量化等级测试子功能

通过发射前测试数据确定 CCD 输出的模拟量与设定的量化等级数字量间的

映射关系。

8) 可见光探测器非均匀性校正子功能

计算面阵 CCD 非均匀性，生成不同输入能级下的 CCD 非均匀性模板，为在

轨非均匀性校正提供初始依据。

9) 可见光逐像元光谱响应函数测试子功能

读取真空环境下 CCD 与量传探测器同时测量的单色积分球能量数据，自动

化计算逐像元光谱响应函数，生成测试报告。

10) 发射前面阵 CCD 逐像元辐射定标子功能

读取真空环境下 CCD 与量传探测器同时测量的单色积分球能量数据，自动

化计算逐像元辐射定标系数，生成测试报告。

11) 发射前面阵 CCD MTF 测试子功能

12) 发射前面阵 CCD 综合性能分析子功能

在发射前测试数据与测试报告的基础上分析面阵 CCD 综合性能。


33

13) 红外波段暗电流测试子功能

暗电流是一种随机噪声，所以要检测25 次以上取均值。暗电流噪声还与工

作温度、电子学增益有关，如有必要需检测不同情况下，不同的暗电流噪声。

14) 红外波段灵敏度测试子功能

读取特定环境温度、工作温度下，零输入时探测器的输出噪声水平，对数据

开展自动化分析，生成包含灵敏度测试图表结果的测试报告。

15) 红外波段杂散光测试子功能

通过对杂散光的测试分析，建立杂散光模板，可以有效的对在轨时观测数据

进行消杂处理。

16) 红外波段线性度检测子功能

对每个探元的数据开展自动化分析，生成测试报告，供在轨定量化使用。

17) 红外波段量化等级测试子功能

通过发射前测试数据确定探测器输出的模拟量与设定的量化等级数字量间

的映射关系。

18) 发射前红外探测器非均匀性校正子功能

计算面阵非均匀性，生成不同输入能级下的非均匀性模板，为在轨非均匀性

校正提供初始依据。

19) 发射前红外辐射定标子功能

依据实验室对高低温黑体的探测数据，对红外波段探测数据进行辐射定标，

得到试验室辐射定标系数。

20) 发射前红外通道综合性能分析子功能

在发射前测试数据与测试报告的基础上分析红外探测的综合性能。

5.3.2.1.2 L0 数据接收与处理功能

主要负责接收 L0 数据，对 L0 数据进行质量检验，以及根据观测目标对 L0

数据进行分类。

L0 数据接收与处理功能包括 14 个子功能，分别为：

1) L0 数据接收子功能

接收仪器 L0 数据。由于 L0 数据是分包进来，需要将分包数据拼成完整的


34

大包。

2) L0 数据解包子功能

将原包数据解包，提取所需的数据。

3) L0 数据质量检验子功能

检验原包数据的完整性和正确性。

4) 辅助数据接收子功能

接收仪器遥测包数据。由于遥测包数据包含的信息必须与仪器原包数据相匹

配，所以必须对遥测包进行时间匹配判断。

5) 辅助数据提取子功能

将遥测包数据解包，提取所需的数据。

6) 辅助数据质量检验子功能

对遥测包数据进行质量检验，保证所用的遥测数据质量可靠。

7) 时间码校验子功能

对仪器原包数据中包含的时间信息进行校验，保证时间信息的准确性。

8) UTC 时间计算子功能

根据仪器原包数据中包含的时间信息，计算每一个驻留位置的准确观测时

间，并且将时间转成 UTC 时间。

9) 黑体 PRT 值校验子功能

从仪器遥测包中读取黑体的多点 PRT 值，并对多点 PRT 值的异常进行初步

判读。

10) 黑体 PRT 值转换子功能

根据实验室提供的 PRT 转换系数，将多点 PRT 的平均值转成温度值。

11) 观测数据分类子功能

将原包数据根据观测模式进行分类，主要分为：黑体数据、冷空数据、探测

数据。

12) 干涉图质量校验子功能

对接收到的干涉图进行初步的质量判识，如干涉图的点数是否完整，同一驻

留位置的干涉图点数是否一致等。

13) 计数值检验子功能

对干涉图的量值进行初步判断，剔除异常值。


35

14) L0 数据分发子功能

将经过质量检验、数据分类的原包数据，送到下一步流程。

5.3.2.1.3 冷空数据校正功能

负责对仪器探测的冷空数据进行一系列地校正，从而满足星上辐射定标子系

统的要求。

冷空数据校正功能包括 29 个子功能，分别为：

1) 背景噪声消除子功能

根据观测时刻情况，依据定标背景噪声模型，实时消除定标时刻的背景噪声。

2) 干涉图分类子功能

根据动镜正反两个运动方向产生的干涉图相位不同，将两个方向的干涉图数

据进行分离。

3) 零光程差位置确定子功能

根据干涉图最大峰值确定零光程差位置，并对零光程差两边的干涉图进行适

当截取。

4) 毛刺检测子功能

受宇宙射线影响的干涉图会出现错误的脉冲噪声（以下简称 SPIKE），脉冲

噪声会出现在干涉图的任何位置。由于 SPIKE 会降低干涉图的质量，必须对其

进行检测和校正。

5) 干涉图分块子功能

将干涉图分成奇数块，从而用于确定每一块的标准偏差。围绕零光程位置的

部分做为中心块，中心块的两边要保证块数相同。

6) 标准偏差计算子功能

对干涉图进行分块处理后，计算每一块的标准偏差，中心块不做计算。

7) 毛刺剔除子功能

由于 SPIKE 会降低干涉图的质量，必须对 SPIKE 进行剔除。主要方法就是

对比每一块的计算标准偏差和实验室确定的标准偏差，如果比值大于阈值，则认

为其为 SPIKE。

8) 毛刺位置替代值计算子功能

检测每一块的标准偏差，确定 SPIKE 位置，将此位置的值用左右相邻位置


36

的内插值代替。

9) 干涉图叠加子功能

每一个驻留位置会获取多幅干涉图，将干涉图叠加处理提高信噪比。干涉图

叠加就是首先确定干涉图最大值，然后点对点叠加，最后直接取平均值。

10) 条纹计数错误检测子功能

如果目标干涉图某一条纹丢失，则反演得到的光谱数据中将会出现误差，所

以需要进行条纹计数错误检测。

11) 低分辨率光谱图计算子功能

取零光程差附近区域进行低分辨率的傅里叶变换。

12) 增益内插子功能

将高光谱分辨率的辐射定标系数内插到目前的低分辨率波数上。

13) 待检测光谱计算子功能

将低分辨率的光谱值与插值后的定标斜率相乘得到待检测光谱。

14) 光谱相位计算子功能

计算低光谱分辨率待检测光谱的相位，因为待检测光谱已经经过辐射定标，

所以残余相位可以认为仅由条纹计数错误引起。

15) 相位线性回归子功能

将获得的相位值在波数域上进行线性回归分析。

16) 光程差偏移量计算子功能

根据回归分析结果，可以计算整个波段上的残余相差，从而可以推导出光程

差的偏移量。

17) 条纹计数错误校正子功能


以需要进行条纹计数错误校正。

18) 干涉图添零子功能

对需要进行条纹计数错误校正的干涉图，在干涉图两端添零使其点数满足

2N。

19) 待校正光谱计算子功能

通过回归分析及偏移量结果，确定发生错误的干涉图，对其进行傅里叶变换，

得到待校正的光谱。


37

20) 相位函数校正量计算子功能

根据光程差的偏移量，确定相位函数的校正量。由于离轴相位的原因，每个

探元的光程差偏移量并不相同，所以需要逐探元考虑。

21) 校正光谱计算子功能

将待校正光谱与相位函数校正量逐点相乘，得到校正光谱。

22) 校正干涉图获取子功能

对校正光谱做逆傅里叶变换，得到校正干涉图；之后还要剔除由于干涉图添

零引入的虚假光谱信息。

23) 响应率校正子功能

考虑放大器组件受温度的影响。放大器的放大倍数与温度有关，利用二者之

间的函数关系对放大倍数进行校正。

24) 光谱图实虚部判断子功能

由于光学器件色散产生的像差影响，实际得到的干涉图并不是理想对称的，

从而最终得到的光谱图实际上具有实虚两个部分，需要将实部和虚部分开。

25) 探测器响应非线性校正子功能

光敏红外碲镉汞（HgCdTe）探测器会呈现出非线性响应，即当入射辐射通

量增加时，输出的电压信号以较小的速度增加。

26) 多探元光谱位置归一化子功能

由于探测器为面阵探测器，有且只有一个探元在主光轴上，因此对其它非主

光轴上的探元得到的光谱图要将其光谱位置进行归一化处理。

27) 光谱图通量计算子功能

计算每个波段、每个探元上的辐射率的积分值。

28) 等效噪声光谱辐射值计算子功能

计算光谱图的等效噪声光谱辐射值。

29) 校正后数据质量分析子功能

根据等效噪声辐射值对校正后的光谱图进行质量分析，给出质量标识。

5.3.2.1.4 黑体数据校正功能

负责对仪器探测的黑体数据进行一系列地校正，提供能够满足星上辐射定标

子系统要求的仪器增益值。


38

黑体数据校正功能包括 35 个子功能，分别为：





据进行分离。



当截取。













为其为 SPIKE。








通常假定辐射定标中所用到的黑体、冷空及目标测量具有相同的相位关系，


39

即以相同间隔对所有测量进行采样，而采样间隔用参考激光脉冲作为外时钟来确

定。如果目标干涉图某一条纹丢失，则反演得到的光谱数据中将会出现误差，所















差的偏移量。






2N。









40












对于理想的光度探测器，探测信号与入射辐射通量成线性关系；事实上，光

敏红外碲镉汞（HgCdTe）探测器会呈现出非线性响应，这实际上是探测器饱和

效应，即当入射辐射通量增加时，输出的电压信号以较小的速度增加。






28) 仪器背景辐射剔除子功能

通过冷空定标计算，从黑体辐射值中剔除冷空辐射值。

29) 辐射增益计算子功能

根据实际得到的黑体辐射值及计算得到的黑体辐射值，点对点相除，得到辐

射增加值。

30) 切趾函数计算子功能

提供多种切趾函数，对每种函数进行误差比较和分析，供用户选择。

31) 面源黑体温度拟合子功能

对于大面源黑体的多点温度测值进行比较分析，对多点温度进行拟合。

32) 面源黑体发射率拟合子功能

对于大面源黑体的多点发射率测值进行比较分析，对多点发射率进行拟合。


41

33) 面源黑体辐射值计算子功能

结合拟合后的黑体温度值和发射率值，计算面源黑体的辐射值。





5.3.2.1.5 星上辐射定标功能

对目标数据进行处理，得到经过辐射定标后的光谱数据。处理过程中假定黑

体、冷空以及目标之间的观测时间间隔不会对定标结果有影响。

星上辐射定标功能包括 39 个子功能，分别为：





据进行分离。



当截取。













42


为其为 SPIKE。























差的偏移量。







43

2N。


















25) 光谱图虚部分析子功能

通过分析光谱图的虚部可以对目标观测质量进行判识。


对于理想的光度探测器，探测信号与入射辐射通量成线性关系；事实上，光

敏红外碲镉汞（HgCdTe）探测器会呈现出非线性响应，这实际上是探测器饱和

效应，即当入射辐射通量增加时，输出的电压信号以较小的速度增加。






29) 仪器背景辐射剔除子功能


44

通过冷空定标计算，从目标辐射值中剔除冷空辐射值。

30) 干涉图 FFT 变换子功能

将校正后的目标干涉图进行 FFT 变换，得到所需的光谱图。

31) 切趾函数计算子功能

提供多种切趾函数，对每种函数进行误差比较和分析，供用户选择。

32) 光谱图相位对比子功能

计算冷空、黑体、目标光谱的相位，对其进行比较分析。

33) 光谱图相位差校正子功能

确保冷空、黑体、目标光谱图相位一致，结合相位对比结果，对差异进行校

正。

34) 辐射定标子功能

利用黑体、冷空观测值，对目标观测值进行辐射定标。





37) 光谱重采样子功能

由于 GIIRS 为面源探测器，由于离轴效应，每一个探元得到的光谱值的基点

有离轴偏差，为了对其进行统一，需要进行光谱重采样。

38) 通道中心波数计算子功能

根据校正后的线形函数，计算每个通道的中心波数，给出准确的中心波数位

置。

39) 多通道光谱图融合子功能

根据用户需求对光谱带宽的要求，结合各个通道的线形函数，给出不同带宽

的光谱积分值。

5.3.2.1.6 可见光在轨定标功能

主要负责面阵 CCD 在轨辐射定标。通过在轨性能测试获取其非均匀性、非

线性度、暗电流、灵敏度、杂散光等性能参数；通过绝对与交叉替代定标获取其

辐射定标系数；通过定标真实性检验对定标精度予以评价；通过综合决策给出最


45

优定标结果。

可见光在轨定标功能包括 48 个子功能，分别为：

1) 在轨面阵 CCD 非均匀性测试子功能

提取可以用来做非均匀性校正目标场景，计算 CCD 非均匀性订正系数，建

立面阵 CCD 非均匀性评价结果数据库,进行面阵 CCD 非均匀性监视及校正结果

分析。

2) 在轨面阵 CCD 线性度测试子功能

建立高动态范围静态目标信息数据库，实现静态与动态场景的自动提取，辐

射传输计算对应大气遥感产品的自动提取，辐射传输计算、面阵 CCD 线性度计

算及计算结果数据库管理等功能。

3) 在轨面阵 CCD 灵敏度测试子功能

提取 CCD 冷空数据自动分析计算 CCD 灵敏度并通过数据库数据进行面阵

CCD 灵敏度监视及结果分析。

4) 在轨面阵 CCD 杂散光测试子功能

通过发射前测试的杂散光模板计算理论杂散光分布图；通过暗目标的辐射传

输计算计算实际的杂散光分布图；两相比对自动分析计算 CCD 杂散光并实现数

据库监视及结果分析。

5) 在轨面阵 CCD MTF 测试子功能

基于恒星的系统 PSF 测试，利用恒星点光源进行 PSF 测试；基于典型目标的

LSF 测试，由 LSF 计算 MTF。

6) 在轨面阵 CCD 辐射传输反演计算子功能

根据 CCD 观测的辐射亮度值开展辐射传输反演计算，适当选取实时产品与

气候产品数据集，计算对应的地表反射比。

7) 在轨面阵 CCD 辐射传输正演计算子功能

根据地表实测及实时产品与气候产品数据集，开展辐射传输正演计算，获取

卫星入瞳处的表观辐射亮度。

8) 场地自动观测 BRDF 数据自动获取子功能

根据场地自动观测仪器特点，设计并实现 BRDF 数据自动获取功能。


46

9) 场地自动观测 AOD 数据自动获取子功能

根据场地自动观测仪器特点，设计并实现 AOD 数据自动获取功能。

10) 场地自动观测气溶胶类型数据自动获取子功能

根据场地自动观测仪器特点，设计并实现气溶胶类型数据自动获取功能。

11) 场地自动观测海拔高度数据建模子功能

根据场地自动观测仪器特点，设计并实现海拔高度数据自动获取功能。

12) 场地自动观测天空辐射数据自动获取子功能

根据场地自动观测仪器特点，设计并实现天空辐射数据自动获取功能。

13) 场地自动观测大气廓线数据自动获取子功能

根据场地自动观测仪器特点，设计并实现大气廓线数据自动获取功能。

14) 场地自动观测地表反射比自动获取子功能

根据场地自动观测仪器特点，设计并实现地表反射比数据自动获取功能。

15) 场地自动观测基于全自动观测的场地定标子功能

以自动观测的场地数据为基础开展辐射传输正演计算，实现基于全自动观测

的场地定标功能。

16) 全球多目标 BRDF 数据自动获取子功能

以遥感产品为主，以全球多场地自动观测数据为辅，实现全球多目标 BRDF

数据自动获取功能。

17) 全球多目标 AOD 数据自动获取子功能

以遥感产品为主，以全球多场地自动观测数据为辅，实现全球多目标 AOD


18) 全球多目标气溶胶类型数据自动获取子功能

以遥感产品为主，以全球多场地自动观测数据为辅，实现全球多目标气溶胶

类型数据自动获取功能。

19) 全球多目标海拔高度数据建模子功能

以遥感产品为主，以全球多场地自动观测数据为辅，实现全球多目标海拔高

度数据自动获取功能。

20) 全球多目标天空辐射数据自动获取子功能

以遥感产品为主，以全球多场地自动观测数据为辅，实现全球多目标 BRDF



47

21) 全球多目标大气廓线数据自动获取子功能

以遥感产品为主，以全球多场地自动观测数据为辅，实现全球多目标大气廓

线数据自动获取功能。

22) 全球多目标地表反射比自动获取子功能

以遥感产品为主，以全球多场地自动观测数据为辅，实现全球多目标地表反

射比数据自动获取功能。

23) 在轨面阵 CCD 基于多目标的辐射定标子功能

以全球多目标自动获取数据为基础开展辐射传输正演计算，实现在轨面阵

CCD 基于多目标的辐射定标功能。

24) 场地实测敦煌 BRDF 数据获取子功能

根据场地实测仪器特点，设计并实现敦煌 BRDF 数据获取功能。

25) 场地实测敦煌 AOD 数据获取子功能

根据场地实测仪器特点，设计并实现敦煌 AOD 数据获取功能。

26) 场地实测敦煌天空辐射数据获取子功能

根据场地实测仪器特点，设计并实现敦煌天空辐射数据获取功能。

27) 场地实测敦煌大气廓线数据获取子功能

根据场地实测仪器特点，设计并实现敦煌大气廓线数据获取功能。

28) 场地实测敦煌地表反射比获取子功能

根据场地实测仪器特点，设计并实现敦煌地表反射比数据获取功能。

29) 在轨面阵 CCD 基于外场试验的场地定标子功能

以场地实测敦煌数据为基础开展辐射传输正演计算，实现在轨面阵 CCD 基

于外场试验的场地定标功能。

30) 基准参考器观测产品的自动获取子功能

根据选定的基准参考器数据格式及数据获取方式设计并实现基准参考器观

测产品的自动获取功能。

31) 交叉定标数据匹配和过滤子功能

根据给定的观测几何、观测时间、观测地点等数据匹配要求，设计并实现交

叉定标数据匹配和过滤功能。

32) 交叉定标光谱订正子功能

根据给定的基准参考器与面阵 CCD 光谱关系，自动选择光谱订正方案并实


48

现光谱订正功能。

33) 交叉定标 BRDF 修正子功能

根据已有全球 BRDF 实时产品或数据库，根据基准参考器与面阵 CCD 的观

测几何差异，实现交叉定标 BRDF 修正功能。

34) 在轨面阵 CCD 基于 SNO 交叉定标子功能

设计实现 Simultaneous Nadir Overpass（SNO）交叉定标方法，针对给定的基

准参考器开展轨道预报，提取基准参考器与面阵 CCD 同时观测相同星下点的遥

感数据，实现在轨面阵 CCD 基于 SNO 交叉定标功能。

35) 在轨面阵 CCD 基于 Ray Match 交叉定标子功能

设计实现 Ray Match 交叉定标方法，针对给定的基准参考器开展轨道预报，

提取基准参考器与面阵 CCD 在相同光照条件下，以相同观测角度观测同一地表

目标时的遥感数据，实现在轨面阵 CCD 基于 Ray Match 交叉定标功能。

36) 在轨面阵 CCD DCC 目标提取子功能

实现根据给定的反射比与温度判识标准自动提取 DCC 目标的功能。

37) 在轨面阵 CCD 基于 DCC 交叉定标子功能

实现基于 DCC 与基准参考器的交叉定标及基于 DCC 的衰减跟踪功能。

38) 在轨面阵 CCD 对月定标观测时序预报子功能

利用卫星轨道根数、姿态、以及 CCD 视场，计算可以用来观测月球定标的

时间；不同的观测几何角会导致定标数据质量的差异，需要根据观测几何角度筛

选适合反射波段月球定标的时间段。

39) 在轨面阵 CCD 对月定标角度精确计算子功能

利用卫星轨道根数、姿态、以及 CCD 图像处理结果，精确计算 CCD 对月观

测数据时的时间，并根据天文轨道关系计算观测时刻的月球观测几何角度。

40) 在轨面阵 CCD 对月定标区域计算子功能

针对在轨面阵 CCD 月球定标的均匀区域需求，进行均匀性检测。

41) 在轨面阵 CCD 基于月亮的辐射定标子功能

在轨面阵 CCD 月球图像提取、伪目标剔除、噪声抑制、观测几何校正、反

射率插值、波段卷积、反射辐射能量参数订正、观测距离订正、对月定标系数计

算、定标系数数据库建立、定标系数管理、数据库建立、管理。

42) 在轨面阵 CCD 恒星提取子功能


49

根据仪器指标参数从观测数据中准确提取单颗恒星的观测值。

43) 在轨面阵 CCD 恒星质心确定子功能

通过亚像元算法进行恒星质心亚像元确定。

44) 在轨面阵 CCD 恒星表管理子功能

进行恒星能量星表管理。

45) 在轨面阵 CCD 恒星 PSF 逆滤波子功能

基于 PSF 实现恒星的逆滤波，消除空间位置引起的恒星能量变化。

46) 在轨面阵 CCD 基于恒星的辐射定标子功能

利用恒星数据进行辐射定标；建立恒星定标系数数据库；实现恒星定标系数

数据库管理；建立恒星观测数据数据库；实现恒星观测数据数据库管理。

47) 在轨面阵 CCD 定标真实性检验子功能

基于真实性检验试验观测获取的数据实现在轨面阵 CCD 定标真实性检验功

能。

48) 在轨面阵 CCD 辐射定标综合决策输出子功能

汇总多种在轨定标方法，以发射前定标数据为辅，按照给定的综合决策方案，

输出在轨面阵 CCD 辐射定标结果。

5.3.2.1.7 L1 数据质量分析及控制功能

对 L1 数据质量进行检验和必要的质量控制。

L1 数据质量分析及控制功能包括 2 个子功能，分别为：

1) L1 数据精度分析子功能

对经过辐射定标、光谱定标后的目标光谱辐射值进行数据质量分析。

2) L1 数据质量控制子功能

根据对目标光谱辐射值进行数据质量分析的结果，对输出的 L1 级数据进行

必要的质量控制。

5.3.2.1.8 L1 数据生成功能

生成 L1 级数据产品，L1 级数据中包含定标、定位结果，包含各通道对应的

物理量以及噪声值。

L1 数据生成功能包括 3 个子功能，分别为：


50

1) L1 数据生成软件子功能

生成 L1 级数据产品，L1 级数据中包含定标、定位结果，包含各通道对应的

物理量以及噪声值。

2) L1 数据读取软件子功能

提供给用户可以读取 L1 级数据的标准软件。

3) 高精度亮温转换子功能

根据用户需要，提供标准的高精度亮温转换软件。

5.3.2.1.9 L1 产品综合展示功能

通过多通道光谱数据融合，并对像素重采样，结合定位信息综合展示 L1 级

产品。

L1 产品综合展示功能包括 6 个子功能，分别为：

1) 多帧图像时序校正子功能

对同一驻留位置的多帧图像进行时序的检查和校正，避免传输过程造成的错

误。

2) 多探元图像地理位置排序子功能

对同一探测器的 128 元图像进行地理位置排序，避免传输过程造成的错误。

3) 多通道光谱数据提取子功能

根据不同使用要求提取所需通道上的光谱数据。

4) 多通道光谱数据融合子功能

根据不同的使用需求提取相关波段上的多个通道的光谱值，并根据线形函数

对光谱值进行卷积。

5) 像素重采样子功能

根据用户需求，将 128 元数据投影到要求的地理经纬度坐标上。

6) 辐射定标综合展示子功能

给出原始光谱图、定标后的光谱图、光谱图虚部分析结果、等效噪声辐射值

结果，全面展示辐射定标结果。

5.3.2.2 技术指标

GIIRS 辐射定标精度为 1.5K；


51

GIIRS 光谱定标精度为 10ppm。

实时生成 GIIRS 的 L1C 数据的时效性：1min。

5.3.3 LMI 定标预处理分系统

LMI 定标预处理分系统对闪电探测模式、地标观测模式、区域像元原始数据

等多种模式原始数据进行预处理，提供给不同系统应用。在闪电观测模式下，将

闪电探测 Event 数据经过辐射定标、定位、虚假信号滤除等多种处理生成 L1c 数

据，提供给产品生成系统用于生成闪电成像产品；将地标模式 2ms 帧数据进行

辐射定标处理生成背景数据，提供给产品生成系统用于生成背景产品；将地标观

测模式其它积分时间数据进行辐射定标，生成全面阵延时积分成像数据，提供给

定位和导航配准系统用于进行辅助定位；将闪电探测模式各个 Event 数据进行辐

射定标生成每个 Event 对应的背景估计值，提供给产品生成系统用于生成 Event

背景估计值；将 30X100 像元区域像元原始数据进行定标转化成辐射值，提供给

RTEP 实时监测和评估系统。

LMI 定标预处理分系统包括：发射前定标功能、数据接收和质量检验功能、

数据格式转换和信息提取功能、Event 像元数据地理定位及云高订正功能、虚假

闪电信号滤除功能、闪电观测模式闪电探测 L1C 文件生成功能、闪电探测模式

背景估计值在轨辐射定标功能、闪电探测模式区域像元原始数据在轨辐射定标功

能、闪电成像仪在轨工作状态实时监测和评估功能、地标观测模式在轨辐射定标

功能、地标观测模式背景数据 L1C 文件生成功能和 1 分钟闪电快视图生成功能

等 12 项功能，见图 5-4。


52

闪电成像仪CVS预处理分系统

发射前定

标

接收和质量检验数据

虚假闪电信号滤除

闪电观测模式L

1C

数据生成

数据格式转换和信息提取

Event

像元数据地理定位及云高订正

Event

背景估计值辐射定标

闪电观测模式区域像元原始数据辐射定标

闪电成像仪在轨工作状态实时监测和评估

地标观测模式数据辐射定标

地标观测模式背景L

1C

数据生成

1

分钟闪电快视图生成

图 5-4 LMI 定标预处理分系统结构图


5.3.3.1 功能要求


基于实验室定标数据，确立仪器性能指标和不同工作模式下的工作参数，如

确定波长、光谱辐射、线性度、A/D 响应等各种参数，特别是不同观测模式下辐

射定标参数等等，为卫星发射后仪器在轨工作创造条件。

发射前定标功能包括 11 个子功能，分别为：

1) 滤光片波长、带宽、透过率等性能测试计算子功能

发射前在实验室条件下，对滤光片波长、带宽、透过率性能进行测试计算

和评估，确定滤光片光谱特性参数。

2) 探测器最低辐射响应强度静态响应定标子功能

在探测器最低辐射响应强度下开展静态辐射响应定标测试和计算，确定闪电

成像仪最小可探测的闪电信号强度值。


53

3) 探测器饱和辐射强度静态响应定标子功能

在探测器饱和辐射响应强度下开展静态辐射响应定标测试和计算。

4) 线性度测试计算子功能

在最小和饱和辐射强度范围内，通过改变输入辐射强度，测试探测器辐射响

应的线性度测试，确定探测器辐射响应的线性度特征。

5) 视场指向精度测试分析子功能

在全视场范围内开展各像元指向精度测试分析。

6) 模拟闪电测试计算子功能

在实验室条件下利用有一定强度辐射的荧光屏，利用激光模拟闪电及其背

景，利用闪电成像仪对准荧光屏进行模拟闪电探测实验，考察 RTEP 对模拟闪电

信号及其背景的背景估计、背景减光和信号提取功能与性能，并根据测试数据计

算模拟闪电探测的探测率和虚警率。

7) RTEP 功能和性能计算评估子功能

在实验室条件下，根据模拟闪电探测结果，对 RTEP 算法的功能和性能进行

计算和评估。

8) 闪电观测模式闪电辐射定标计算子功能

在实验室条件下，利用模拟信号作为闪电光源，定标计算闪电成像仪的辐射

响应特征，为仪器在轨工作创造条件。

9) 闪电探测模式原始像元数据辐射定标计算子功能

在实验室条件下，利用模拟的背景数据开展原始像元观测的辐射定标和计

算，确定原始像元辐射定标参数。

10) 地标观测模式像元数据定标计算子功能

在实验室观测条件下，利用模拟目标开展各种帧时成像观测计算，确定各种

帧时的辐射定标参数。

11) CCD 面阵探测器辐射响应一致性测量计算子功能

在实验室条件下，对 400X600 的 CCD 面阵探测器辐射响应的一致性进行测

试计算，了解不同位置像元辐射响应的差异，为在轨运行创造条件。

5.3.3.1.2 数据接收和质量检验功能

对从其它系统接收的 LMI 数据进行初步的质量控制，按照观测模式和工作模


54

态，对数据进行相应处理，并对数据接收工作状态作出评估和及时反馈，对数据

中的错误及时进行剔除处理。

数据接收和质量检验功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 各种观测模式数据提取和写入子功能

闪电成像在轨有三种主要工作模式，针对各种观测模式数据内容和格式各不

相同的数据进行提取，并写入 CVS 系统格式文件，为进一步处理创造条件。

2) 数据质量控制子功能

对各种观测模式各种类型数据按照格式和内容要求进行数据质量检验控制，

打上数据质量标志符。

3) 数据错误剔除子功能

由于数据传输和接收等环节可能造成数据丢失或分包等错误，对于这些类型

的数据错误进行剔除处理。

5.3.3.1.3 数据格式转换和信息提取功能

对闪电成像仪不同观测模式和工作模态的数据，进行数据格式转换和相应的

信息提取。这些观测模式和工作模态主要包括：闪电观测模式闪电探测数据的处

理，闪电观测模式区域像元原始数据的辐射定标处理，地标观测模式数据辐射定

标处理等等。

数据格式转换和信息提取功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 数据格式转换子功能

根据各种观测模式和类型数据格式，对相应的数据进行格式转换。

2) 不同类型数据读取子功能

根据观测模式和类型，进行数据读取和保存。

3) 将不同类型数据推送给相应的线程子功能

将各种类型数据推送给相应的各个线程，闪电探测模式闪电数据推送 PGS，

区域像元原始数据推送给仪器在轨状态监测子系统，地标成像数据推送给定位系

统等。

5.3.3.1.4 Event 像元地理信息提取及云高订正功能

利用定位系统提供的星地像元对应关系，提取各帧闪电探测数据各个 Event


55

像元的初始地理信息，并通过云高订正计算和视差订正计算进行地理经纬度订

正，并生成 Event 地理三维空间信息。

Event 像元数据地理信息提取及云高订正功能包括 6 个子功能，分别为：

1) Event 初始地理信息提取子功能

基于星地像元对应关系，提取各个 Event 像元的初始地理信息。

2) 云高指定计算子功能

根据其它载荷的云高数据，或各个季节对流云云高气候数据库，生成像元云

高数据。

3) 云高订正计算子功能

建立云高订正模型，订正云高对 Event 三维空间信息计算的影响。

4) 视差订正计算子功能

根据各个像元的观测角度几何参数，订正视差对 Event 三维空间信息计算的

影响。

5) 卫星轨道变化对闪电高度计算的订正子功能

根据卫星轨道随时间发生的摄动对星地像元对应关系的改变，订正其对

Event 三维空间信息计算的影响。

6) Event 三维空间信息计算生成子功能

综合初始定位数据和各种订正计算，生成 Event 三维空间信息结果。

5.3.3.1.5 虚假闪电信号滤除功能

根据不同类型虚假闪电信号的生成原理与特征，对原始 Event 数据中混杂

的各种非闪电造成的虚假信号进行滤除，保证闪电成像产品的正确性。

虚假闪电信号滤除功能包括 14 个子功能，分别为：

1) 重影噪声判识计算子功能

根据重影噪声形态特征，建立判识算法进行识别计算。

2) 重影噪声剔除计算子功能

根据重影噪声特征，建立剔除算法，对重影生成的虚假 Event 进行剔除。

3) 鬼影识别计算子功能

根据鬼影形态特征，建立识别算法进行识别计算。

4) 鬼影剔除计算子功能


56

利用鬼影剔除算法对鬼影噪声进行剔除计算。

5) 高能粒子冲击模拟计算子功能

根据高能粒子能量特征，模拟计算高能粒子冲击噪声的特征，建立识别算法

进行判识计算。

6) 高能粒子噪声剔除计算子功能

利用高能粒子噪声剔除算法，提出该类型的虚假 Event 数据。

7) 散粒噪声形态识别计算子功能

根据散粒噪声形态特征，建立识别算法进行判识计算。

8) 散粒噪声提出算法子功能

建立散粒噪声剔除算法对该类型虚假信号进行剔除。

9) 果棒噪声识别计算子功能

根据果棒噪声特征，建立识别算法进行判识计算。

10) 果棒噪声剔除计算子功能

建立果棒噪声剔除算法，剔除该类型虚假信号。

11) 轨迹噪声识别计算子功能

根据轨迹噪声形态特征，建立识别算法进行判识计算。

12) 轨迹噪声剔除计算子功能

建立轨迹噪声剔除算法，对该类型噪声进行剔除计算。

13) 太阳耀斑剔除算法子功能

根据太阳和卫星观测几何参数，计算剔除太阳耀斑造成的噪声信号。

14) 多噪声剔除融合再处理子功能

经过上述各种噪声剔除计算后的数据，可能生成新的不规则形态特征虚假数

据，通过融合再处理进一步剔除这些噪声信号。

5.3.3.1.6 闪电观测模式闪电探测 L1C 文件生成功能

利用 1 分钟闪电探测模式闪电数据包经过地理定位生成 L1a 数据包，再经过

辐射定标、虚假信号滤除等各种处理，生成包含地理定位信息以及背景估计、闪

电辐射值、阈值等相关信息，按照 HDF 格式要求，设计数据组织和存储格式，

生成 1 分钟数据包的 L1C 数据。

闪电观测模式闪电探测 L1C 文件生成功能包括 3 个子功能，分别为：


57

1) HDF 格式文件生成子功能

设计 HDF 格式文件生成软件。

2) 数据提取和写入子功能

提取各种类型的相关数据，写入临时存储文件。

3) 数据格式设计和 L1C 文件生成子功能

设计各种相关联的参数的组织和存储格式，对参数进行取舍，并生成 L1C

文件。

5.3.3.1.7 闪电探测模式背景估计值在轨辐射定标功能

在闪电探测观测模式下，RTEP 采用背景估计算利用连续若干帧数据生成背

景估计值，然后进一步提取闪电信号。对于 CCD 面阵各个像元的背景估计计数

值需要进行在轨辐射定标，生成背景估计的辐射值。

闪电探测模式背景估计值在轨辐射定标功能包括 2 个子功能，分别为：

1) 辐射定标计算子功能

利用发射前定标参数，将 Event 背景估计的计数值转化成辐射值。

2) 辐射响应线性度计算和订正子功能

对于辐射响应的线性度进行计算和订正，保证计算结果的合理性。

5.3.3.1.8 闪电探测模式区域像元原始数据在轨辐射定标功能

在闪电探测模式下，将 30X100（大包）或 5X100（小包）区域块原始像元

数据下传到地面，对于这些原始像元数据进行辐射定标和地理定位等处理，生成

的信息和数据用于监测 RTEP 在轨工作状态和星上算法的正确性。

闪电探测模式区域像元原始数据在轨辐射定标功能包括 3 个子功能，分别

为：

1) CCD 面阵区域块指定计算子功能

30X100 或 5X100 区域块在 CCD 面阵上的位置，可以根据地面闪电发生和

分布状况来确定，以便对 RTEP 在轨工作状态进行实时监测。

2) 区域块地球经纬度提取子功能

根据区域块在 CCD 面阵上的行列位置，提取地球经纬度。

3) 像元原始数据辐射定标计算子功能


58

利用发射前实验室定标参数，将像元原始数据计数值转化成辐射值。

5.3.3.1.9 闪电成像仪在轨工作状态实时监测和评估功能

一是对 RTEP 星上背景估记、阈值设置和信号提取算法的功能和性能实时监

测和评估，必要时通过上注命令修改星上算法；二是对 CCD 面阵探测器辐射响

应的监测和评估；三是对不同观测模式、不同积分时间成像工作状态监测和评估。

闪电成像仪在轨工作状态实时监测和评估功能包括 28 个子功能，分别为：

1) 闪电探测模式 1 分钟数据读入和 Event 数据提取子功能

将闪电探测模式 1 分钟闪电探测数据读入本子系统专用计算机，并提取

Event 数据，准备进行进一步处理计算。

2) 1 分钟闪电快速聚类计算子功能

利用快速聚类计算算法，对 1 分钟闪电探测数据进行快速聚类计算，生成

Flash 聚类结果，以便与地基闪电观测数据进行对比分析。

3) 地基闪电观测数据提取与读入子功能

提取地基闪电观测网闪电探测数据，并写入数据文件，用于开展星地闪电数

据对比。

4) 地基闪电观测数据再取样子功能

为了开展卫星-地基闪电观测数据对比和评估，首先必须将地基闪电观测数

据按照卫星闪电成像仪空间分辨率进行再取样处理。

5) 卫星和地基闪电观测数据对比计算子功能

主要比较闪电探测信息的一致性，在闪电定位方面，必须注意到卫星和地基

观测的差异可能造成星地数据无法完全一致。

6) 卫星闪电成像产品正确性计算和评估子功能

基于星地闪电成像产品对比计算，给出卫星闪电成像产品正确性的评估计算

结果，为卫星工作状态评估创造条件。

7) 卫星和地基闪电探测率计算和对比评估子功能

闪电探测率是一个核心的技术指标，卫星和地基闪电探测率计算，必须以星

地对比为基础，但是，也应该注意到卫星是对总闪电进行探测，而地基主要观测

的是云地闪电，在计算和评估中必须兼顾这种差异。

8) 卫星和地基闪电探测虚警率计算和对比评估子功能


59

通过虚警率的计算和评估，为星地数据对比评估建立可靠依据。

9) 区域像元原始数据提取与读入子功能

将 30X100 探测单元的区域块像元原始传输到地面，解决这些区域块原始的

数据提取与读入，为进一步处理创造条件。

10) RTEP 星上背景估计计算子功能

在地面利用 RTEP 星上背景估计算法，开展背景估计计算，为算法监测创造

条件。

11) RTEP 星上阈值设置计算子功能

在地面利用 RTEP 星上阈值设置算法，进行阈值计算，为算法监测评估创造

条件。

12) 卫星闪电成像仪 RTEP 工作状态评估计算子功能

基于星地闪电成像产品对比和评估，结合背景估计和阈值设置计算结果，对

RTEP 星上工作状态做出评估。

13) RTEP 星上算法重新设置计算子功能

采用新的 RTEP 算法方案，进行重新设置模拟计算，预判重置后的闪电探测

效果，为算法上注提供依据。

14) RTEP 闪电信号不同算法提取对比计算子功能

利用 RTEP 不同算法进行闪电信号提取对比，对比不同算法的信号提取效

果，作为算法重置的设计依据。

15) 1 分钟数据再聚类计算子功能

利用 RTEP 算法重置方案提取的模拟信号，开展 1 分钟数据再聚类计算，评

估新算法下闪电探测的效果。

16) RTEP 星上算法重置方案对比计算子功能

对各种可能的 RTEP 算法重置方案，开展对比计算，作为上注算法的评估依

据。

17) RTEP 星上算法上注子功能

确定了 RTEP 星上重置方案后，通过遥测指令实现对算法的重新上注，修改

星上算法，保证闪电成像仪的正常工作状态。

18) 算法调整前后闪电探测率对比计算分析子功能

完成 RTEP 星上算法重置后，对于算法调整前后闪电探测率开展对比计算分


60

析，评估算法重置对探测率的改进状况。

19) 算法调整前后闪电探测虚警率对比计算分析子功能

完成 RTEP 星上算法重置后，对于算法调整前后闪电探测虚警率开展对比计

算分析，评估算法重置对虚警率的改进状况。

20) 2ms 帧时数据提取与读入子功能

为了监测探测器衰减，需要将地标观测模式 2ms 帧时数据提取并读入实时

监测系统，为进一步处理创造条件。

21) 闪电成像仪与辐射计像元匹配计算与数据提取子功能

将闪电成像仪与辐射计像元进行匹配，确定深对流像元的位置，为进一步数

据处理创造条件。

22) 2ms 帧时强对流像元识别判识计算子功能

利用该判识算法，确立 2ms 帧时强对流像元位置识别，为进一步数据处理

创造条件。

23) 探测器辐射响应响应变化计算和监测子功能

利用 2ms 帧时数据随时间的变化特征，计算和监测探测器辐射响应变化特

征。

24) 探测器辐射响应变化对 RTEP 算法的影响计算子功能

计算探测器辐射响应变化后背景估计和阈值设置状况可能发生改变。

25) 探测器辐射响应变化对闪电探测能力的影响计算子功能

计算探测器辐射响应变化对闪电成像能力的影响。

26) 闪电探测模式工作状态实时监测子功能

通过对闪电成像仪实时输出数据的监测，实时监控仪器在轨闪电探测模式工

作状态是否正常，是否存在数据丢包等状况。

27) 闪电成像仪地标观测模式工作状态实时监测子功能

通过对闪电成像仪实时输出数据的监测，实时监控仪器在轨地标观测模式工

作状态是否正常，何时开始、何时结束，是否存在数据丢包等状况。

28) 程序上注模式工作状态实时监测子功能

在必要时，要通过遥测信道实现对星上算法进行算法重置。通过对遥测数据

的传输和上注状况实时监测，确保程序上注工作正常。


61

5.3.3.1.10 地标观测模式在轨辐射定标功能

按照白天和夜晚分别对 6 种积分帧时进行在轨辐射定标。通过辐射定标计

算，将 2ms 帧时数据生成全面阵背景辐射值数据，提供给产品生成系统生成背

景辐射产品。根据不同背景辐射条件下各种帧时数据的地物目标清晰程度，确定

辅助定位信息，生成全面阵成像数据，提供给定位和导航配准系统使用。

地标观测模式在轨辐射定标功能包括 11 个子功能，分别为：

1) 2ms 帧时数据在轨辐射定标和全面阵背景数据一致性评估子功能

利用发射前计算确定的辐射定标参数，实现对 2ms 帧时数据在轨辐射定标，

并对全面阵背景数据一致性作出评估。

2) 4ms 帧时数据定标和地物目标判识子功能

利用发射前定标计算的参数进行 4ms 帧时数据辐射定标，并对该帧时数据

的地物目标进行判识，为进一步数据处理创造条件。

3) 白天强辐射背景 6 种帧时数据地物目标可识别性对比评估子功能

在白天强辐射背景条件下，80ms 帧时数据可能发生饱和现象，因此，采用

其它 6 种帧时数据进行对地成像。通过对 6 种成像产品的对比分析，评估和确定

哪种数据作为地物目标判识数据。

4) 白天强辐射背景地物目标成像生成子功能

利用前一个子功能确定的帧时数据，生成地物目标成像数据。

5) 8ms 帧时数据定标及数据稳定性分析子功能

利用发射前计算的定标参数，进行 8ms 帧时数据辐射定标，并对数据稳定

性进行分析，为进一步处理创造条件。


利用发射前计算确定的定标参数开展 10ms 帧时数据辐射定标，并对数据稳

定性进行分析，为进一步处理创造条件。







62





10) 夜晚弱辐射背景 6 种帧时数据地物目标可识别性对比评估子功能

对夜晚弱辐射背景 6 种帧时数据地物目标可识别性对比评估计算，确定哪种

帧时数据生成地物成像数据。

11) 夜晚弱辐射背景地物目标成像生成子功能

利用上一个模块确定的帧时数据，生产夜晚弱辐射背景地物目标成像数据。

5.3.3.1.11 地标观测模式背景数据 L1C 文件生成功能

利用地标观测模式 2ms 帧时辐射值数据，生成闪电成像仪背景辐射值 L1C

数据文件。

地标观测模式背景数据 L1C 文件生成功能包括 3 个子功能，分别为：

1) HDF 格式文件生成子功能

设计 HDF 格式文件生成软件。

2) 数据提取和写入子功能

提取各种类型的相关数据，写入临时存储文件。

3) 数据格式设计和背景数据 L1C 文件生成子功能

设计各种相关联的参数的组织和存储格式，对参数进行取舍，并生成 L1C

文件。

5.3.3.1.12 1 分钟闪电快视图生成功能

利用闪电观测模式 1 分钟 L1C 数据包，采用快速聚类算法进行聚类计算，

生成闪电（Flash）产品，并将闪电（Flash）数据叠加到地理信息底图上，生成

覆盖范围内的 1 分钟闪电快视图。

1 分钟闪电快视图生成功能包括 7 个子功能，分别为：

1) 数据前处理子功能

读取闪电观测模式闪电成像仪 1 分钟 L1C 产品，对产品进行数据检验，输

出经数据检验后的闪电成像仪 1 分钟 L1C 产品。


63

2) 1 分钟闪电快视图静态数据子功能

闪电成像仪 1 分钟闪电快视图静态数据，按照标准网格序列定义 1 分钟闪电

个数信息按顺序输出各数据对应的网格行号和网格列号，标称投影底图矢量图与

标称投影矢量数据。

3) 快速聚类算法子功能

读取闪电观测模式 1 分钟 L1C 数据包，对其中的“事件”进行快速聚类计算，

输出包括 “闪电”的发生时间，位置纬度和经度，“闪电”位置纬度偏差值和经度

偏差值等信息的二进制格式文件。

4) 1 分钟“闪电”个数分布子功能

计算标准网格序列各网格的“闪电”个数，按顺序输出 1 分钟标准网格序列各

网格对应的闪电个数，闪电个数误差值，各网格位置纬度偏移量和网格位置纬度

偏移量，中心网格位置纬度偏移量，中心网格位置经度偏移量，将结果按标准网

格序列顺序输出，格式为二进制格式文件。

5) 30 分钟网格信息子功能

每隔 30 分钟输出 L1 级网格信息数据位置信息文件，该文件包含更新的标准

网格序列各网格位置纬度和经度，标准网格序列各网格行号和列号，卫星星下点

纬度和经度，卫星高度信息。

6) 1 分钟闪电快视图子功能

读取 L1 级快视图数据中标准网格序列的各网格闪电个数，读取 L1 级 1 分

钟闪电快视图静态数据，读取临近时间范围 30 分钟标准网格序列各网格位置纬

度和经度，读取 L1 级 1 分钟闪电快视图标准网格序列各网格位置纬度偏移量和

经度偏移量，输出 PNG 格式的 1 分钟闪电频数快视图。

7) 闪电观测数据等经纬度投影子功能

将闪电成像仪观测的 L1 级数据，制作生成观测区域的等经纬度投影产品。

该投影区域为固定范围，使用逐探元的定位信息，投影过程中用临近值法代替数

据重采样。投影数据每个点的计数值即为该位置的闪电发生频次。

5.3.3.2 技术指标

辐射校正相对精度：10%；

实时生成 LMI 的 L1C 数据的时效性：1′15″。


64

5.3.4 VNIR 替代定标分系统

VNIR 替代定标分系统主要采用在轨替代定标手段，通过场地人工或自动观

测、对地观测信号的辐射模拟和交叉定标等手段开展载荷可见近红外（VNIR）

通道的辐射定标。VNIR 替代定标分系统以 AGRI 预处理分系统的 AGRI L1 数据

和载荷基础信息以及来自于定标真实性检验分系统的基准载荷数据为输入数据

源，经过人工参与的外场场地辐射定标、全自动的场地辐射定标、全球多目标辐

射定标、同时星下点观测的交叉定标和光路匹配的交叉定标等替代定标过程，经

过综合分析，给出 FY4 AGRI 的替代定标系数，为 AGRI 预处理分系统和定标真

实性检验分系统提供替代定标系数参考。

VNIR 替代定标分系统包括：基于外场试验的场地定标功能、基于全自动观

测的场地定标功能、基于多场地目标的定标功能、基于同时星下点观测（SNO）

交叉定标功能、基于光路匹配（Ray Match）的交叉定标功能、基于稳定深对流

云目标辐射定标功能等 6 项功能，见图 5-5。

基于外场试验的场地定标功能

基于全自动观测的场地定标功能

VNIR替代定标分系统

基于多目标的辐射定标功能

基于S

NO

的交叉定标功能

基于R

ay M

atc

h

的交叉定标功能

基于稳定深对流云目标辐射定标功能

图 5-5 VNIR 替代定标分系统结构图



65

5.3.4.1 功能要求

5.3.4.1.1 基于外场试验的场地定标功能

在卫星在轨期间，当定标检验分系统或者定标预处理分系统结果认为 AGRI

有必要进行外场试验时，择机开展外场综合观测试验，获取地表反射辐射、气溶

胶光学厚度（AOD）、天空总辐射与漫射辐射照度、大气温湿压廓线等特性参数

的辐射校正场观测数据。观测数据经定标处理与质量检验后，生成模式输入文件。

通过辐射传输模式获取大气层顶表观辐射量。与载荷计数值间建立映射关系，生

成定标系数，输出定标报告。

基于外场试验的场地定标功能包括 12 个子功能，分别为：

1) 外场试验决策子功能

实现外场试验需求分析、外场试验方案设计、同步观测决策等功能。

2) 地表反射数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、地表反射数据获取、地表反射数据处理与检验功能。

3) 地表 BRDF 数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、BRDF 数据获取、BRDF 数据处理与检验功能。

4) AOD 数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、AOD 数据获取、AOD 数据处理与检验功能。

5) 天空辐射数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、天空辐射数据获取、天空辐射数据处理与检验功能。

6) 大气廓线数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、大气廓线数据获取、大气廓线数据处理与检验功能。

7) 场内气象数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、场内气象数据获取、场内气象数据处理与检验功能。

8) 导航定位数据获取与处理子功能

包括观测仪器的校准、导航定位数据获取、导航定位数据处理与检验功能。

9) 遥感数据获取与处理子功能

进行相关遥感数据的下载、获取与处理功能。

10) 辐射传输计算子功能

基于现有模式，通过模块优化组合、参数接口配置等，构建精度高、接口方


66

便、适用于卫星辐射传输计算的模型软件。

11) 定标系数计算子功能

依据载荷 AD 对应关系，建立方向性修正的表观辐射量与载荷观测计数值间

的映射模型，生成定标系数与定标查找表，向定标真实性检验分系统输出。

12) 试验报告生成子功能

对各子功能的输出数据与文档进行汇总与再加工，生成外场试验定标报告。

5.3.4.1.2 基于全自动观测的场地定标功能

实时观测敦煌辐射校正场的地表反射特性与大气光学特性。观测数据经定标

处理与质量检验后，生成模式输入文件。通过辐射传输模式获取大气层顶表观辐

射量。与载荷计数值间建立映射关系，生成定标系数，输出定标报告。

基于全自动观测的场地定标功能包括 8 个子功能，分别为：

1) 自动观测数据输入子功能

从定标真实性检验分系统输入敦煌自动观测站点的气溶胶、场地上/下行辐

射、温/湿/压等的连续观测数据，以便形成场地替代定标所需的辐射传输计算参

数，实现高频次的场地定标，有效提高定标精度。

2) 数据归档管理子功能

针对自动化观测中数据量大、时间频次高的特点，开发专用的观测数据自动

存档与管理的数据库模块。实现观测数据随到随存，分类管理，实时调用。

3) 质量控制子功能

针对自动观测及远程数据传输中出现的观测极值、误码率等问题，建立多级

质量控制模块，保证观测数据质量，不将仪器观测和传输中的误差引入替代定标

过程。

4) 数据处理子功能

使用场地周边气象站探空业务观测数据，结合气象数据对观测数据进行处理

加工，生成具有数据检验标识的模式输入所需温湿廓线数据。

5) 辐射模式计算子功能

针对已有的替代定标辐射模式，通过模块优化组合、参数接口配置等，构建

精度高、接口方便、适用于卫星辐射传输计算的模型软件。



67



7) 定标系数趋势建模子功能

基于定标系数结果文件，进行各通道的定标系数时间变化趋势建模，输出标

准格式的定标系数趋势建模文件。


对全自动观测场地定标子系统内各模块的输出数据与文档进行汇总与再加

工，定期生成自动观测场地试验替代定标报告。

5.3.4.1.3 基于多场地目标的定标功能

针对具有不同反射率特征的全球多场地目标（沙漠、水体等）数据，包括实

测数据、卫星产品（实时和气候）和分析场数据等，分析构建表面和大气参数数

据集，利用辐射传输模式计算大气顶辐射，并结合星上冷空等状态参数，获得

VNIR 波段的高频次宽动态辐射定标系数与辐射响应衰变信息，支持 VNIR 波段

在轨辐射定标业务更新。

基于多场地目标的定标功能包括 6 个子功能，分别为：

1) 数据输入与质量检查子功能

针对特定的时间、地点和目标类型，实现所需的动态和静态数据提取，并进

行质量过滤。

2) 模式参数数据准备子功能

利用输入的基本数据参数，处理得到标准化的辐射传输模式输入文件。


基于输入文件，进行辐射传输模式计算，输出标准格式的卫星观测与辐射传

输模拟的匹配结果文件。


基于卫星观测与辐射传输模拟的匹配结果文件，进行各通道的定标系数计

算，输出标准格式的定标系数结果文件。





68

6) 结果输出子功能

基于定标系数、归一化辐射响应的趋势建模分析结果，进行质量检查，输出

辐射定标跟踪监测报告。

5.3.4.1.4 基于同时星下点观测（SNO）交叉定标功能

基于国内外同类探测仪的观测资料的交叉定标，实现 FY-4 光学遥感器一级

数据的质量验证。比对内容主要是 AGRI 与国内外同类载荷间的交叉定标（包

括通道式和高光谱）。

基于同时星下点观测（SNO）交叉定标功能包括 5 个子功能，分别为：

1) 多源数据输入子功能

从定标真实性检验分系统输入卫星轨道预报结果与交叉定标所需的卫星资

料，并进行归档存储。

2) 同类载荷卫星观测资料的自动提取子功能

实现不同平台或相同平台上存在相近通道两载荷的卫星观测数据文件的提

取，以及实现对相同观测时间相近通道的卫星观测资料的自动提取。同时读入地

表类型数据集，并根据数据集判断地表类型。

3) 数据匹配和过滤子功能

实现对不同载荷卫星观测数据的空间位置、观测角度和光谱的匹配，同时进

行地物类型、空间均匀性和数据质量的筛选过滤。

4) 匹配数据交叉定标分析子功能

实现对匹配数据的比对分析和定标计算，最终实现定标基准传递。

5) 光谱订正和补偿系数计算子功能

实现光谱订正系数和光谱补偿系数的离线计算，支撑数据匹配和过滤模块的

处理。

5.3.4.1.5 基于光路匹配（Ray Match）的交叉定标功能

以较高精度在轨传感器作为辐射基准，利用两遥感器对同一稳定地点（或同

一类型目标物）的观测数据，经过必要的图像空间匹配、观测几何条件修正、通

道匹配以及必要的大气辐射传输计算，最终由作为辐射参考遥感器观测的大气顶

辐亮度比较准确地推算出 FY-4 的入瞳辐亮度，进而实现 VNIR 通道的替代定标。


69

基于光路匹配（Ray Match）的交叉定标功能包括 10 个子功能，分别为：

1) 卫星观测产品获取子功能

负责从定标真实性检验分系统输入卫星轨道预报结果、定标所需的基准卫星

产品以及提供模式输入参数的卫星产品等，从业务系统输入 FY-4 卫星数据，并

进行归档存储。

2) 数据匹配和过滤子功能

实现对不同载荷卫星观测数据的云检测、几何匹配和数据质量的筛选过滤。

3) 模式参数准备子功能

实现所需的动态和静态数据提取，并进行质量过滤。并利用输入的基本数据

参数，处理得到标准化的辐射传输模式输入文件。

4) 辐射传输反演计算子功能

基于输入文件，进行辐射传输模式计算，输出标准格式的基准传感器地表反

射辐射量文件。

5) 光谱订正子功能

实现光谱订正系数的离线计算，使用样条内插等方法，由辐射基准传感器反

射辐射量得到给定场区表面的反射辐射量。

6) BRDF 修正子功能

在固定场区 BRDF 建模的基础上，根据基准传感器与 FY-4 传感器的观测几

何关系，计算 BRDF 修正系数，将基准传感器观测几何下的场区表面的反射辐射

量修正到 FY-4 传感器的观测几何下。

7) 辐射传输正演计算子功能

基于输入文件，进行辐射传输模式计算，输出标准格式的卫星观测与辐射传

输模拟的匹配结果文件。









70

基于定标系数、归一化辐射响应的趋势建模分析结果，进行质量检查，输出

辐射定标跟踪监测报告。

5.3.4.1.6 基于稳定深对流云目标辐射定标功能

以稳定深对流云目标作为辐射定标跟踪物，通过对目标入瞳辐射的建模与跟

踪分析，持续获得 AGRI 反射太阳波段相对于目标标准辐射的偏差跟踪结果与辐

射响应衰变信息和定标系数。

基于稳定深对流云目标辐射定标功能包括 6 个子功能，分别为：

1) 深对流云目标提取子功能

实现 FY4/AGRI 以及参考遥感器（如 VIIRS 或 GOME2 等）深对流云数据的

提取，生成深对流云目标基础数据文件。

2) 深对流云目标质量检查与处理子功能

基于深对流云目标基础数据，通过质量过滤与统计处理，提取稳定的深对流

云分析样本。

3) 深对流云目标光谱建模子功能

基于参考卫星数据（MODIS、VIIRS 和 GOME 等），利用深对流云目标提取

结果，处理得到 AGRI 各波段的标准目标反射率。

4) 深对流云目标辐射跟踪子功能

基于 AGRI 各波段深对流云标准反射率和深对流云分析样本，进行各通道统

计分析，输出各种定标结果下的深对流云目标跟踪分析结果文件。





基于各目标的辐射跟踪结果，进行质量检查，输出辐射定标跟踪监测报告。

5.3.4.2 技术指标

可见光近红外通道辐射定标：5%（大气窗区通道）；

在数据准备完成的情况下，替代定标完成时效 1 小时以内。


71

5.3.5 TIR 替代定标分系统

发射波段替代定标分系统主要功能是提供对AGRI和GIIRS中长波红外通道

独立于星上定标的其他替代定标手段，获取定标结果。发射波段替代定标包括场

地定标和交叉定标，场地定标包括年度星地同步观测试验定标和完全自动化场地

定标，交叉定标包括 GEO-LEO 交叉定标及 GEO-GEO 交叉定标。

发射波段替代定标分系统包括：基于外场试验的场地定标功能、基于

GEO-LEO 的在轨交叉定标功能、基于 GEO-GEO 的在轨交叉定标功能、基于全

自动观测的场地定标功能等 4 项功能，见图 5-6。

发射波段替代定标分系统

基于外场试验的场地定标功

能

基于GEO-LEO的在轨交叉定

标功能

基于GEO-

GEO的在轨交叉定标

功能

基于全自动观

测的场地定标

功能

图 5-6 TIR 替代定标分系统结构图


5.3.5.1 功能要求

5.3.5.1.1 基于外场试验的场地定标功能

在卫星在轨期间，择机开展外场综合观测试验，获取地表发射辐射、气溶胶

光学厚度、地表发射率、大气温湿压廓线等特性参数的辐射校正场观测数据。观

测数据经定标处理与质量检验后，生成模式输入文件。通过 MODTRAN 辐射传

输模式获取大气层顶表观辐亮度。与载荷计数值间建立映射关系，生成定标系数，

输出定标报告。


72

基于外场试验的场地定标功能包括 11 个子功能，分别为：

1) 外场试验决策子功能

实现外场试验需求分析、外场试验方案设计、同步观测决策等功能。

2) 地表红外辐射特性数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、地表红外辐射特性数据获取、地表红外辐射特性数据

处理与检验功能。

3) 地表发射率数据获取与处理子功能

包括发射率观测系统的标定、发射率数据获取、发射率数据处理与评价功能。

4) AOD 数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、AOD 数据获取、AOD 数据处理与检验功能。

5) 大气廓线数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、大气廓线数据获取、大气廓线数据处理与检验功能。

6) 场内气象数据获取与处理子功能

包括观测仪器的标定、场内气象数据获取、场内气象数据处理与评价功能。

7) 导航定位数据获取与处理子功能

包括观测仪器的校准、导航定位数据获取、导航定位数据处理与评价功能。

8) 遥感数据获取与处理子功能

包括相关遥感数据的下载、获取与处理功能。


基于现有模式，通过模块优化组合、参数接口配置等，构建精度高、接口方

便、适用于卫星辐射传输计算的模型软件。基于该高精度优化模型，以外场试验

获取数据作为输入，开展外场试验的辐射传输计算。





对场地定标子系统内各模块的输出数据与文档进行汇总与再加工，生成外场

试验定标报告。


73

5.3.5.1.2 基于 GEO-LEO 的在轨交叉定标功能

基于静止轨道卫星（GEO）和极轨卫星（LEO）国内外同类探测仪的观测资

料的交叉比对，实现 FY-4 光学遥感器红外通道的在轨绝对辐射定标。比对内容

主要是 AGRI 和 GIIRS 与国外极轨同类载荷间的交叉定标（包括通道式和高光

谱）。

基于 GEO-LEO 的在轨交叉定标功能包括 9 个子功能，分别为：


从定标真实性检验分系统输入卫星轨道预报结果与GEO-LEO交叉定标所需

卫星资料。

2) 同类载荷卫星观测资料的自动提取子功能

实现不同平台上存在相近通道两载荷的卫星观测数据文件的提取，以及实现

对相同观测时间相近通道的卫星观测资料的自动提取。同时读入地表类型数据

集，并根据数据集判断地表类型。

3) 数据时空匹配子功能

实现对不同载荷卫星观测数据的空间位置和时间差异的匹配。

4) 数据观测几何匹配子功能

实现对不同载荷卫星时空匹配观测数据的观测角度等观测几何的匹配。

5) 目标均匀性筛选子功能

实现对不同载荷卫星时空匹配观测数据的地物类型和空间均匀性的筛选过

滤。

6) 高光谱光谱匹配子功能

通过傅里叶变换将不同光谱分辨率的高光谱观测数据修正到相同光谱分辨

率，实现高光谱载荷间交叉定标的光谱匹配。

7) 数据转换和质量控制子功能

实现对时空匹配的均匀目标观测样本进行辐射卷积和单位转换，并根据事前

计算的光谱订正系数进行光谱订正，同时进行数据质量的筛选过滤。


实现对匹配数据的比对分析和定标计算，最终实现交叉替代定标。



74


处理。

5.3.5.1.3 基于 GEO-GEO 的在轨交叉定标功能

基于静止轨道卫星（GEO）间国内外同类探测仪的观测资料的交叉比对，实

现 FY-4 光学遥感器红外通道的在轨绝对辐射定标。比对内容主要是包括静止轨

道的通道式和高光谱仪器。选择与风云四号观测区有重叠的，且时间间隔符合要

求的静止卫星相近的红外通道作为参考标准，进行相应通道间的交叉辐射定标。

对搭载在同平台的 AGRI 和 GIIRS 两传感器的观测数据，进行时间、空间和光谱

匹配，完成两遥感器间的交叉比对。

基于 GEO-GEO 的在轨交叉定标功能包括 9 个子功能，包括：


从定标真实性检验分系统输入 GEO-GEO 交叉定标所需卫星资料，其中包括

风云卫星资料和国外卫星资料。

2) 同类载荷卫星观测资料自动提取子功能

实现不同平台或相同平台上存在相近通道两载荷的卫星观测数据文件的提

取，以及实现对相同观测时间相近通道的卫星观测资料的自动提取。同时读入地

表类型数据集，并根据数据集判断地表类型。

3) 数据时空匹配子功能

实现对不同载荷卫星观测数据的空间位置和时间差异的匹配。

4) 数据观测几何匹配子功能

实现对不同载荷卫星时空匹配观测数据的观测角度等观测几何的匹配。

5) 目标均匀性筛选子功能

实现对不同载荷卫星时空匹配观测数据的地物类型和空间均匀性的筛选过

滤。

6) 高光谱光谱匹配子功能

通过傅里叶变换将不同光谱分辨率的高光谱观测数据修正到相同光谱分辨

率，实现高光谱载荷间交叉定标的光谱匹配。

7) 数据转换和质量控制子功能

对时空匹配的均匀目标观测样本进行辐射卷积和单位转换，并根据事前计算


75

的光谱订正系数进行光谱订正，同时进行数据质量的筛选过滤。


实现对匹配数据的比对分析和定标计算，最终实现交叉替代定标。



处理。

5.3.5.1.4 基于全自动观测的场地定标功能

拟在东经 86.5、105 和 123.5 三个 FY-4 定点经度，有针对性的选择青藏高原

纳木错湖、南海、敦煌和青海湖等水面与陆面中低纬度固定目标，对 FY-4 红外

数据进行绝对辐射定标；基于 FY-4 AGRI 和 GIIRS 全圆盘内的大洋浮标观测资

料与 NCEP 等大气再分析场的廓线数据，进行星地匹配处理和辐射传输模拟，完

成基于大洋浮标观测数据的业务化准实时在轨绝对辐射定标。利用海洋浮标、水

面浮标和地温自动测量系统提供的水表和陆表红外辐射特性连续数据，辅助的整

层大气和大气廓线数据，以及其他定标所需的辅助数据，完成 FY-4 红外通道的

在轨场地绝对辐射定标。观测数据经定标处理与质量评价后，生成模式输入文件。

通过辐射传输模式获取大气层顶表观发射辐射量，与载荷计数值间建立映射关

系，生成定标系数，输出定标报告。

基于全自动观测的场地定标功能包括 10 个子功能，分别为：

1) 自动观测数据提取子功能

实现场地全自动观测仪器观测数据的自动提取。主要是从定标真实性检验分

系统获取数据。

2) 大洋浮标与 NCEP 再分析场数据获取子功能

主要针对利用大洋浮标与 NCEP 再分析场数据进行场地定标的方法提供输

入数据源。主要是从定标真实性检验分系统获取与卫星观测匹配的大洋浮标与

NCEP 再分析场数据。

3) 数据归档管理子功能

针对自动化观测中数据量大、时间频次高的特点，开发专用的观测数据自动

存档与管理的数据库模块。实现观测数据随到随存，实时调用。

4) 质量控制模块


76

针对自动观测及远程数据传输中出现的观测极值、误码率等问题，建立多级

质量控制子模块，保证观测数据质量，不将野外观测仪器和远程数传的误差引入

替代定标过程。针对自动观测平台获取的海陆表红外辐射特性数据，开发专用的

晴空检测功能，对应时间和空间的卫星观测数据进行晴空检测，从而获取无云时

次的匹配数据。

5) 大气数据处理子功能

针对有探空条件的地区，使用场地周边气象站探空业务观测数据，结合气象

数据对观测数据进行处理加工，生成具有数据质量标识的模式输入所需温湿压廓

线数据；针对无探空条件的区域，获取 NCEP、ECWMF 等再分析场数据进行处

理加工，生成模式输入所需的温湿压廓线数据。针对场内自动观测仪器获取的水

汽、气溶胶等大气信息进行处理。生成模式所需气溶胶及相关大气参数数据。

6) 地表数据处理子功能

使用场内自动观测的海\水\地表观测仪器，通过质量控制、数据加工生成具

有数据质量标识的辐射模式输入所需地表发射辐射数据。

7) 辐射传输模式计算子功能

针对已有的替代定标辐射传输模式，通过模块优化组合、参数接口配置等，

构建精度高、接口方便、适用于卫星辐射传输计算的模型软件。基于该高精度优

化模型，以自动观测获取数据作为输入，开展外场试验的辐射传输计算。


依据载荷 AD 对应关系，建立大气层顶表观发射辐射量与载荷观测计数值间






对全自动观测场地定标动能内各子功能的输出数据与文档进行汇总与再加

工，定期生成自动观测场地试验替代定标报告。

5.3.5.2 技术指标

替代定标检验精度：0.5K；


77

数据处理时效为 1 小时以内。

5.3.6 GIIRS 光谱定标分系统

GIIRS 光谱定标分系统对光谱波长位置进行标定，得到光谱定标系数后，提

供给干涉仪定标预处理分系统，实现 GIIRS 的高精度光谱定标。GIIRS 探测器探

元 32×4 元，为了能够进行精确的光谱测量，消除大气垂直探测仪系统误差所导

致的光谱谱线频移以及展宽，每个探元探测得到的光谱图皆需要进行精确的光谱

定标。

GIIRS 光谱定标分系统包括：发射前 GIIRS ILS 分析功能、中心波长位置标

定功能、发射前光谱定标性能分析功能、地面观测大气参数处理功能、GIIRS 激

光信号处理功能、激光光谱分析功能、模拟计算数据管理功能、辐射传输计算功

能、大气谱线甄选分析功能、GIIRS 观测谱线与理论光谱初步对比功能、光谱匹

配计算功能、光谱偏移分析功能、定标系数数据生成功能、星上激光器状态分析

功能、综合对比分析功能等 15 项功能，见图 5-7。

GIIRS光谱定标分系统

发射前G

IIRS

ILS

分析功能

中心波长位置标定功能

GIIR

S

观测谱线与理论光谱初步对比

光谱匹配计算功能

光谱偏移分析功能

定标系数数据生成功能

星上激光器状态分析功能

综合对比分析功能

大气谱线甄选分析功能

辐射传输计算功能

模拟计算数据管理功能

激光光谱分析功能

GIIR

S

激光信号处理功能

地面观测大气参数处理功能

发射前光谱定标性能分析功能

图 5-7 光谱定标分系统结构图



78

5.3.6.1 功能要求

5.3.6.1.1 发射前 GIIRS ILS 分析功能

针对不同探元、不同 FOV 观测几何，红外激光器出射的激光光束照射大气

垂直探测仪，大气垂直探测仪进行数据采集后获取干涉图数据，对干涉数据进行

傅里叶变换，得到的光谱就是 ILS。测量 ILS 需要考虑光束发散、剪切和倾斜扰

动、干涉图长度等因素对 ILS 的影响，并订正这些影响，实现仪器线形函数 ILS

精确测量和谱线位置的初步标定。

发射前 GIIRS ILS 分析功能包括 3 个子功能，分别为：

1) ILS 数据输入子功能

按照既定的数据格式读入数据，并初步判断数据的可靠性，为数据处理模块

作准备。

2) ILS 数据处理子功能

基于 FFT 变换获取每个 FOV 光谱图，获取 ILS 参数，并针对以下可能的效

应进行订正处理，消除光谱移动和 FWHM 误差，对精确的 ILS 进行反演。

3) ILS 输出子功能

关键 ILS 参数按照输出格式进行转换后输出到文件。

5.3.6.1.2 中心波长位置标定功能

在 ILS 测定基础上，实现 GIIRS 实验室光谱中心波长精确标定。

中心波长位置标定功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 中心波长位置标定输入子功能

调用以下数据：

实验室气体吸收池测量数据；

真空背景测试数据；

HITRAN 数据库数据。

2) 中心波长位置数据处理子功能

基于透过率模型，对实际测量光谱订正真空背景后，得到测量光谱图；

利用 HITRAN 数据库提取吸收气体特征谱线位置，经迭代计算得到光谱定

标系数。


79

3) 定标系数输出子功能

输出订正优化后的 ILS 参数，并与原始 ILS 测量值进行比较，得到定标系数

值。

5.3.6.1.3 发射前光谱定标性能分析功能

基于 ILS 校正、气体吸收池优化结果，给光谱波数轴确定绝对光谱值的过程，

并分析 GIIRS 光谱定标性能，进行光谱定标误差统计工作，确定是否符合光谱定

标设计指标。

发射前光谱定标性能分析功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 发射前定标性能数据输入子功能

主要输入是 32×4 探元光谱定标数据，并对输入数据进行初步质量判识。

2) 性能分析子功能

对所有 FOV 和所有通道分析光谱定标误差，分析误差属性理随机性或者系

统性；建立探元光谱定标系数矩阵表，并以可视化形式直观给出分析结果。

3) 发射前定标性能输出子功能

输出误差分析结果。

5.3.6.1.4 地面观测大气参数处理功能

观测星地同步大气状态(温度、湿度、气压等参数)廓线，为模拟计算子系统

提供必要的大气输入数据。

地面观测大气参数处理功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 大气状态参数输入子功能

大气状态原始观测数据。

2) 大气参数处理子功能

质量检验；

格式转换。

3) 大气参数输出子功能

输出符合辐射传输模式需求的大气状态参数廓线。


80

5.3.6.1.5 GIIRS 激光信号处理功能

对星上观测激光脉冲信号进行处理，经傅里叶变换得到光谱图，滤除干扰信

号后，提取出 ILS 函数，将光谱图与实际地面激光信号进行比对，分析谱线中心

位置变化情况。

GIIRS 激光信号处理功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 激光信号输入子功能

探测仪激光脉冲观测信号。

2) 激光信号处理子功能

原始观测信号经傅里叶变换后，得到光谱图，经干扰信号滤除，计算 ILS 参

数，提取波长中心位置，与实际激光脉冲信号进行比较。

3) 激光信号输出子功能

输出 ILS 相关数据。

5.3.6.1.6 激光光谱分析功能

将观测激光处理结果与理论计算结果进行比较，确定仪器探元 ILS 变化，中

心波长漂移，输出 ILS 参数矩阵、探元激光光谱定标系数矩阵。

激光光谱分析功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 激光光谱对比输入子功能

探元 ILS 及探元中心波长位置矩阵；

2) 激光光谱数据处理子功能

基于卫星观测几何，输入大气廓线参数，激光脉冲信号特征，经辐射传输模

型计算 GIIRS 观测信号理论值，作为参考标准。将理论值与实际观测值进行对比，

确定探元 ILS 形状变化、中心波长位置变化，给出光谱定标系数矩阵。

3) 激光光谱数据输出子功能

按照格式要求输出。

5.3.6.1.7 模拟计算数据管理功能

向辐射传输模式模拟探测仪测量的晴空大气(避免云和气溶胶的影响)出射

辐射光谱提供必须的数据，并从结果中选取可靠的大气谱线，作为探测仪光谱定

标的参考光谱，保证计算的可靠性。


81

模拟计算数据管理功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 数据管理参数输入子功能

输入来源不同的各类数据。

2) 数据处理子功能

进行必要的质量控制，按照辐射传输模式要求进行格式、层数转换。

3) 数据管理输出子功能

建立符合辐射传输模式接口要求的廓线数据库，并按格式要求输出数据。

5.3.6.1.8 辐射传输计算功能

采用精确的、高分辨率红外辐射传输模式模拟卫星观测辐射，作为卫星观测

的理论参考光谱，为光谱比对提供参考标准。

辐射传输计算功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 计算调度子功能

调取所需要的参数。

2) 辐射计算子功能

开发必要的接口程序，以及功能程序，进行辐射传输计算。

3) 辐射传输结果输出子功能

GIIRS 观测理论光谱。

5.3.6.1.9 大气谱线甄选分析功能

针对理论观测数据，按照不同谱段，选择具有一定吸收深度和典型特征的大

气吸收谱线，作为谱段对比的标准谱线。

大气谱线甄选分析功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 谱线数据输入子功能

GIIRS 理论计算光谱数据。

2) 谱线数据处理子功能

在不同大气状态下，在不同谱段上，分析不同观测几何条件，所获得谱线的

特征，提取出具有一定深度的大气特征谱线。

3) 谱线数据输出子功能

不同谱段典型大气谱线。


82

5.3.6.1.10 GIIRS 观测谱线与理论光谱初步对比功能

实现各个探元原始观测谱线的初步对比功能，与理论光谱比较计算出最初的

光谱误差，以此作为评价的基础依据。

GIIRS 观测谱线与理论光谱初步对比功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 初步对比输入子功能

实现以下功能：

GIIRS 32×4 探元原始观测光谱；

可见光观测数据；

理论计算光谱；

典型特征谱线矩阵表。

2) 谱线对比分析处理子功能

对符合要求的观测数据与理论光谱进行比较，对 GIIRS 32×4 探元进行初步

光谱误差计算。

3) 初步对比分析输出子功能

各个探元典型谱线误差值。

5.3.6.1.11 光谱匹配计算功能

以参考谱线为标准，实现所有探元观测谱线中心波长的精确匹配，匹配的原

则是二者 RMS 误差最小。

光谱匹配计算功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 光谱匹配计算输入子功能

初步估计的误差。

2) 匹配计算处理子功能

计算波长偏移量，计算 RMS 误差，通过迭代实现所有探元上 RMS 误差最

小，达到波长精确匹配。

3) 光谱匹配计算输出子功能

32×4 探元光谱定标系数矩阵；波长偏移量。

5.3.6.1.12 光谱偏移分析功能

对光谱匹配计算结果进行计算，分析偏移量合理性，对于超出阈值的匹配计


83

算结果，予以标识。

光谱偏移分析功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 偏移分析读入子功能

实现光谱偏移数据的读入，以及阈值读入。

2) 偏移分析处理子功能

针对不同探元，不同波段，与阈值进行比较进行分析，判断其合理性。另外，

通过快视图，以可视化形式判断其偏移情况。

3) 偏移结果输出子功能

输出不同波段上偏移结果，判断偏移结果的线性程度，并给出合理性标识。

5.3.6.1.13 定标系数数据生成功能

按照需求输出 32×4 探元光谱定标系数矩阵，生成 L1 级数据，并评估光谱

定标误差。

定标系数数据生成功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 定标系数输入子功能

逐探元光谱定标系数；光谱定标误差。

2) 定标系数处理子功能

按照 GIIRS 预处理需求生成光谱定标系数矩阵。

3) 定标系数数据输出子功能

按 L1 级格式输出光谱定标系数；光谱定标误差。

5.3.6.1.14 星上激光器状态分析功能

跟踪星上激光器遥测参数（温度、工作电流）变化，建立激光器状态参数变

化模型，作为分析并改正光谱定标误差的重要依据。

星上激光器状态分析功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 星上激光器遥测数据提取子功能

对下传遥测数据进行提取，包括温度、电流等。

2) 星上激光器参数建模子功能

基于激光二极管温度和电流等工程参数输入建立波长监测参数化模型，计算

所实际对应的激光波长。


84

3) 星上激光器分析结果输出子功能

将分析结果输出，作为光谱定标误差依据。

5.3.6.1.15 综合对比分析功能

对实验室定标、地面观测定标以及星上光谱定标等多种方式得到定标结果进

行综合分析，结合 GIIRS 工作参数变化模型，评价仪器在轨光谱变化，评价光谱

定标精度。

综合对比分析功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 定标数据提取子功能

（1）综合定标数据提取模块；

（2）提取地面定标、星上定标以及地面激光信号定标等参数。

2) 定标数据评估模型子功能

将多种定标手段获取的数据进行对比分析，研究其规律变化，建立可能的评估模

型，用于光谱定标评价。

3) 综合定标结果输出子功能

综合定标结果输出。

5.3.6.2 技术指标

GIIRS 光谱定标精度为 10 ppm。

5.3.7 定标真实性检验分系统

定标真实性检验分系统，主要是通过国外数据，利用一定的算法对定标结果

进行真实性检验的工作。其包括：定标检验数据自动获取功能、数据管理与运行

调度功能、基于双差分析的反射波段质量跟踪监测功能、基于双差分析的红外波

段质量跟踪监测功能、基于参考仪器直接交叉比对的质量跟踪监测功能、基于典

型 L2 产品的辐射质量跟踪监测功能、辐射定标质量综合评估与决策服务功能、

定标真实性检验野外自动观测功能等 8 项功能，见图 5-8。


85


基于参考仪器直接交叉比对的质量跟踪监测功能

基于L2产品的质量跟踪监测功能

辐射定标质量综合评估与决策服务功

能

定标检验数据自动获取

功能

数据管理与运行调度功

能

基于双差分析的反射波段质量跟踪监测功

能

基于双差分析的红外波段质量跟踪监测功

能

定标真实性检验野外自动观测功

能

图 5-8 定标真实性检验分系统组成图


5.3.7.1 功能要求

5.3.7.1.1 定标检验数据自动获取功能

实现分系统外部数据的自动获取，以及历史数据的补充获取。

定标检验数据自动获取功能包括 8 个子功能，分别为：

1) 卫星轨道计算子功能

自动下载卫星轨道报文，并基于报文计算卫星星下点运行轨迹和角度等信

息。

2) 固定点预报子功能

基于卫星星下点运行轨迹，预报特定时间内参考卫星与 FY-4 卫星扫描到指

定矩形区域的信息。

3) 交叉点预报子功能

基于卫星星下点运行轨迹，预报特定时间内参考卫星与 FY-4 卫星扫描交叉


86

点的信息。

4) 外网数据 FTP 下载子功能

以 FTP 方式，实现从 Internet 下载外部数据的功能。

5) 外网数据订单下载子功能

以网页订单方式，实现从 Internet 下载外部数据的功能。

6) 定标与真实性检验系统数据获取子功能

实现从定标与真实性检验系统内的相关子系统获取数据。

7) 风云卫星历史存档数据获取子功能

实现从数据服务系统获取 FY-4 历史 L1 和相关产品数据。

8) 数据完整性检查子功能

实现对所需下载的多源数据的完整性检查，并将检查结果向相关下载模块和

数据管理与运行调度子系统反馈。

5.3.7.1.2 数据管理与运行调度功能

实现分系统内各种数据、结果、报告等的存储管理，以及各种业务运行作业

的调度管理，支持分系统运行；提供成像仪和探测仪的定标更新决策，支持相关

系统的算法和参数更新；实现可供发布的定标相关信息（仪器参数、运行状态、

辐射质量跟踪结果、仪器响应衰减、定标更新等）的存储管理，提供给定标与真

实性检验信息发布平台，确保各级用户及时了解遥感器定标相关信息。

数据管理与运行调度功能包括 12 个子功能，分别为：

1) 数据查询检索子功能

实现分系统所获取和生成数据的查询和检索。

2) 日志管理子功能

实现数据管理与运行调度子系统的日志管理。

3) 分系统 L1 数据缓存管理子功能

实现分系统 L1 数据缓存的添加、修改和删除。

4) 辅助数据管理子功能

实现辅助数据的添加、修改和删除。

5) 中间结果管理子功能

实现分系统产出的中间数据的添加、修改和删除。


87

6) 辐射定标结果管理子功能

实现分系统产出的辐射定标结果的添加、修改和删除。

7) 辐射定标质量监测结果管理子功能

实现分系统产出的辐射定标质量监测结果的添加、修改和删除。

8) 辐射定标质量分析报告管理子功能

实现分系统产出的辐射定标质量分析报告的添加、修改和删除。

9) 定标决策管理子功能

实现分系统产出的定标更新决策的添加、修改和删除。

10) 定标参数信息管理子功能

实现可发布的定标相关信息的添加、修改和删除。

11) 作业调度子功能

实现分系统内各种作业的配置和调度管理。

12) 系统监控子功能

实现分系统运行状态、运行结果的监控和展示。

5.3.7.1.3 基于双差分析的反射波段质量跟踪监测功能

针对选定的具有不同反射率特征的稳定目标（沙漠、冰雪、水体等），以辐

射传输模拟作为桥梁，通过双差分析，在各种定标结果的输入下，实现成像仪与

国外参考仪器（如波段式 MODIS 和 VIIRS、高光谱式 GOME 和 OCO2 等）在

反射太阳波段的辐射质量跟踪监测，持续获得相对于参考仪器的成像仪反射波段

辐射偏差的时空分布，通过对多种辐射定标结果的持续质量跟踪检验，支持反射

波段在轨辐射定标更新与算法改进。

基于双差分析的反射波段质量跟踪监测功能包括 7 个子功能，分别为：


针对特定的观测时间和地点，实现所需的动态和静态数据读入和提取，并进

行质量过滤。

2) 反射波段模式参数准备子功能

利用输入的基本数据参数，针对 FY-4 成像仪和参考卫星遥感器，处理得到

标准化的反射波段辐射传输模式输入文件。

3) 反射波段辐射传输计算子功能


88

基于模式输入文件，进行反射波段辐射传输模型计算，针对成像仪和参考卫

星遥感器，输出标准格式的的卫星观测值与辐射传输模拟值的匹配结果文件。

4) 反射波段辐射偏差分析子功能

基于卫星观测值与辐射传输模拟值的匹配结果文件，进行各通道偏差统计，

输出标准格式的偏差分析结果文件。

5) 反射波段双差分析子功能

基于 FY-4 成像仪和参考卫星遥感器的辐射偏差监测结果文件，进行双差分

析，输出辐射偏差监测结果文件和图表。

6) 反射波段光谱订正子功能

实现光谱订正系数的离线计算，支撑双差分析模块的处理。

7) 反射波段结果输出子功能

基于辐射偏差监测分析结果，进行质量检查，输出反射波段辐射定标质量跟

踪监测报告。

5.3.7.1.4 基于双差分析的红外波段质量跟踪监测功能

针对洋面目标，基于实测数据（如，大洋浮标）、卫星产品（如，SST）和

分析场数据等，以辐射传输模拟作为桥梁，通过双差分析，在各种定标结果的输

入下，实现 FY-4 成像仪和探测仪与国外参考仪器（如波段式 MODIS 和 VIIRS、

高光谱式 IASI 和 CrIS 等）在红外波段的辐射质量跟踪监测，持续获得相对于参

考仪器的成像仪和探测仪红外波段辐射偏差的时空分布，通过对多种辐射定标结

果的持续质量跟踪检验，支持红外波段在轨辐射定标更新与算法改进。

基于双差分析的红外波段质量跟踪监测功能包括 7 个子功能，分别为：


针对特定的时间和地点，实现所需的动态和静态数据提取，并进行质量过滤。

2) 红外波段模式参数准备子功能

利用输入的基本数据参数，针对 FY-4 成像仪、探测仪和参考卫星遥感器，

处理得到标准化的红外波段辐射传输模式输入文件。

3) 红外波段辐射传输计算子功能

针对 FY-4 成像仪、探测仪和参考卫星遥感器，输出标准格式的的卫星观测

值与辐射传输模拟值的匹配结果文件。


89

4) 红外波段辐射偏差分析子功能

基于卫星观测值与辐射传输模拟值的匹配结果文件，进行各通道统计分析，

输出标准格式的偏差分析结果文件。

5) 红外波段双差分析子功能

基于 FY-4 成像仪、探测仪和参考卫星遥感器的辐射偏差监测结果文件，进

行双差分析，输出辐射偏差监测结果文件和图表。

6) 红外波段谱订正子功能

实现红外波段光谱订正系数的离线计算，支撑双差分析模块的处理。

7) 红外波段结果输出子功能

基于辐射偏差监测分析结果，进行质量检查，输出红外波段辐射定标质量跟

踪监测报告。

5.3.7.1.5 基于参考仪器直接交叉比对的质量跟踪监测功能

采用严格的时空匹配方法（如 SNO），实现 FY-4 成像仪和探测仪与国外参

考仪器（如波段式 MODIS 和 VIIRS、高光谱式 GOME、IASI、CrIS、OCO2 等）

在反射和红外波段的辐射质量跟踪监测，持续获得相对于参考仪器的成像仪和探

测仪辐射偏差的时空分布，通过对多种辐射定标结果的持续质量跟踪检验，支撑

反射和红外波段在轨辐射定标更新与算法改进。

基于参考仪器直接交叉比对的质量跟踪监测功能包括 5 个子功能，分别为：

1) 数据输入子功能

实现比对检验分析所需的 FY-4 成像仪、探测仪与各参考载荷交叉定标中间

数据、各种定标表的输入。

2) 反射波段数据匹配与过滤子功能

利用输入的 FY-4 成像仪与各参考载荷反射波段交叉定标中间数据、各种定

标表，进行严格的时空、光谱匹配和质量过滤。

3) 红外波段数据匹配与过滤子功能

利用输入的 FY-4 成像仪、探测仪与各参考载荷红外波段交叉定标中间数据、

各种定标表，进行严格的时空、光谱匹配和质量过滤。

4) 交叉比对辐射偏差分析子功能

基于匹配结果文件，进行各通道统计分析，输出标准格式的偏差分析结果文


90

件。


基于辐射偏差监测分析结果，进行质量检查，输出反射和红外波段辐射定标

质量跟踪监测报告。

5.3.7.1.6 基于典型 L2 产品的辐射质量跟踪监测功能

选择覆盖主要的反射和红外波段、反演算法成熟可靠，且对定标精度敏感的

典型 L2 产品（如，海温、表面反射率（水/陆）和气溶胶等），基于特定定标检

验场（如，海洋、高原湖泊、戈壁等）的自动化观测能力，在持续观测数据的支

持下，利用区域精细化算法自行反演得到高精度的产品参数；通过 FY-4 反演产

品与实测数据、国外参考仪器反演产品的跟踪对比，基于长时间的误差分布特征

分析，实现多种辐射定标结果输入条件下的辐射定标质量的评估，为辐射定标决

策和更新提供支撑。

基于典型 L2 产品的辐射质量跟踪监测功能包括 9 个子功能，分别为：

1) 现场观测数据输入子功能

实现野外自动观测数据的近实时输入。

2) 观测数据参数反演和质量控制子功能

对子系统输入的各种原始现场观测数据进行反演处理和质量控制，获得质量

可靠的物理观测参数。

3) 区域海温反演处理子功能

采用区域精细化算法进行区域（浮标、南海平台）海温反演处理，获得各种

定标表下的海温产品。

4) 区域陆表反射比反演处理子功能

采用区域精细化算法进行区域（敦煌）陆表反射比反演处理，获得各种定标

表下的陆表反射比产品。

5) 区域离水辐亮度反演处理子功能

采用区域精细化算法进行区域（南海浮标、南海平台）离水辐亮度反演处理，

获得各种定标表下的离水辐亮度产品。

6) 区域气溶胶反演处理子功能

采用区域精细化算法进行区域（敦煌、南海平台、台站）气溶胶的反演处理，


91

获得各种定标表下的气溶胶产品。

7) 区域精细化算法改进子功能

在实测数据的支持下，针对典型 L2 产品，基于成熟算法进行区域精细化改

进，获得高精度的区域反演算法。

8) 产品追踪校验子功能

针对 FY-4 典型 L2 反演产品，采用定点的现场观测数据、国外参考仪器反演

产品进行对比分析，获得持续的产品检验结果。


完成多种辐射定标结果输入条件下、基于 L2 产品的辐射定标质量评估。

5.3.7.1.7 辐射定标质量综合评估与决策服务功能

开展基于航空辐亮度的定标精度检验、基于稳定目标的偏差监测，基于各种

红外与反射波段辐射定标质量跟踪分析结果、定标预处理分系统的在轨仪器状态

监测结果，开展各种定标结果的综合质量评价分析、辐射定标与仪器状态的综合

分析，定期生成辐射定标更新报告，经 FY-4 两总系统批准，完成综合定标更新

的决策，支持业务定标处理与重处理过程的定标更新处理。

辐射定标质量综合评估与决策服务功能包括 6 个子功能，分别为：

1) 多源定标与质量监测信息输入子功能

实现从分系统内部、数据预处理分系统和替代定标分系统输入综合定标分析

和决策所需的各种数据和信息。

2) 基于航空辐亮度的定标精度检验子功能

实现基于航空辐亮度同步观测的反射波段多种定标结果的精度检验。

3) 基于稳定目标的辐射偏差跟踪子功能

以稳定目标作为辐射定标跟踪物，通过对目标入瞳辐射的建模与跟踪分析，

持续获得 AGRI 反射太阳波段相对于目标标准辐射的偏差跟踪结果。

4) 反射波段综合定标分析子功能

基于各种定标与质量跟踪检验结果，进行反射波段的定标综合质量评估分

析，提出定标更新建议。

5) 红外波段综合定标分析子功能

基于各种定标与质量跟踪检验结果，进行红外波段的定标综合质量评估分


92

析，提出定标更新建议。

6) 定标更新决策服务子功能

基于辐射定标综合质量评估报告和定标更新提议，经技术讨论和两总系统指

示，提供在轨定标更新决策。

5.3.7.1.8 定标真实性检验野外自动观测功能

在陆地（敦煌）、高原湖泊（纳木错）和海洋（如南海）等区域，基于现有

的台站基础，重点进行定标真实性检验自动化观测能力建设，支撑持续的定标与

真实性检验。具体的，包括敦煌辐射校正场自动化观测、南海光学浮标自动化观

测、南海海面平台自动化观测、纳木错高原湖泊自动观测等。

定标真实性检验野外自动观测功能包括 4 个子功能，分别为：

1) 敦煌辐射校正场自动化观测子功能

在现有敦煌辐射校正场基地观测平台的基础上，通过增加自动化观测设备，

实现敦煌辐射校正场的地表反射特性与大气光学特性的实时观测。

2) 南海海面平台自动化观测子功能

在现有广东茂名博贺海洋气象科学试验基地观测平台的基础上，通过增加自

动化观测设备，实现海洋目标的水体辐射特性与大气光学特性的实时观测。

3) 南海光学浮标自动化观测子功能

在南海深水区，通过布设光学浮标，实现海洋目标的水体辐射特性的实时观

测，主要用于反射和红外波段的定标与检验。

4) 野外观测数据自动处理子功能

对通过 DCP 传输回来的辐射校正场自动化观测数据进行集中的数据质量控

制、参数反演处理，并输出成标准格式的数据文件。

5.3.7.2 技术指标

网络通畅前提下，国外数据获取 8 小时内完成，风云卫星数据获取 1 小

时内完成，自动化观测站点观测数据 1 小时内完成；

在数据准备完成的情况下，真实性检验数据处理 3 小时内完成。


93

5.3.8 二级调度与监控分系统

CVS 业务实时处理系统的调度与监控功能做为实时处理系统的关键功能，

其主要功能为启动/停止 CVS 系统永久进程、启动定时作业、启动/停止临时作业

并提供人机接口为工作人员提供监视控制界面对 CVS 业务实时处理系统的流

程、状态进行监控等。其工作模式采用 C/S 模式，调度功能在服务器上做为服务

端，监控功能做为客户端使用人机交互界面方式运行于工作站，为操作人员使用。

做为 CVS 业务实时处理系统的关键功能，调度功能主要包括业务运行配置

功能、实时业务调度功能、系统运行状态监视/上报功能、业务流程监控功能、

与客户端进行信息交互功能。根据实际业务需要，CVS 的调度守护软件需要支

持 HA 架构切换。

业务运行配置功能对 CVS 业务实时处理系统的永久进程、临时进程进行启

动、停止的一系列管理。实时业务调度功能实现 CVS 业务实时处理系统服务器

软件的临时进程的启动、停止及其运行状态的上报。实时根据 CVS 业务实时处

理系统的运行状态，跟踪整个业务流程的执行情况，并通过数据到达通知的方式

触发业务流程的自动运行。并将相关状态上报至客户端显示。负责将服务器软件

中系统运行状态、业务流程状态发送给客户端，并接收客户端发送的控制命令。

业务运行监控主要是针对 CVS 业务运行进度，状态进行监测。同时显示可

视化卫星运行状态，定标业务流流程，天体预报与观测申请可视化编辑，业务运

行配置参数管理，以及 AGRI，GIIRS，LMI 等仪器的快视。CVS 业务运行管理

监视显示主要针对 CVS 业务运行进度，流程，状态进行监视，并显示在可视化

界面中。进度、流程与状态监视又分为总体流程监视与单流程监视。对风云四号

卫星状态进行监视，包括卫星星下点位置，卫星工作状态，卫星各个参数状态等。

通过与服务器实时交互方式进行卫星状态获取，监视显示可视化界面，模拟卫星

状态进行可视化展示。定标业务流程监控主要是针对 AGRI 定标业务，GIIRS 定

标业务，GIIRS 定标业务流进行单业务流程监控，监控业务流程，进度，状态等。

对天体预报与观测申请变更进行可视化的编辑，主要对观测任务，时间表生成进

行自主计算，自动计算出时间表，观测任务是否冲突等进行计算从而自动生成计

划观测任务时间表，并自动安排下一日卫星观测任务。业务运行管理配置参数管

理，对业务运行参数进行管理与配置，配置后自动应用并保存记录。


94

二级调度与监控分系统包括：外部数据交换功能、外部数据管理功能、软件

运行管理功能、二级调度功能和业务运行监控功能等 5 项功能，见图 5-9。

CVS分系统

Server

外部数据交换功能

软件运行管理功能

二级调度功能

业务运行监控功能

Client

监视显示功

能

数据流

图 5-9 二级调度与监控分系统示意图


5.3.8.1 功能要求

5.3.8.1.1 外部数据交换功能

负责管理与地面应用系统中其它系统进行控制命令与数据的交互。交换内容

涉及业务运行控制命令、控制文件、数据产品和控制应答。对于来自外部的数据

产品还需要对其质量进行检验与控制。

外部数据交换功能包括 17 个子功能，分别为：

1) L1a 数据接收子功能

通过网络实时接收 NRS 生产的 L1a 数据。

2) 扫描辐射计数据接收子功能

通过网络实时接收 DTS 生产的扫描辐射计数据。

3) 探测仪数据接收子功能

通过网络实时接收 DTS 生产的探测仪数据。


95

4) 闪电成像仪数据接收子功能

通过网络实时接收 DTS 生产的成像仪数据。

5) 高速遥测数据接收子功能

通过网络实时接收 DTS 生产的遥测数据。

6) 业务控制命令通讯子功能

负责在业务运行过程中与其他系统之间通过网络进行业务控制命令与业务

协作命令的交互。

7) 交换数据文件质量检验子功能

负责对除数据产品文件以外的所有数据文件的质量检验，

8) 数据文件交换子功能

负责除数据产品文件以外的所有数据文件的交换。

9) 存档数据产品质量检验子功能

负责检验向 DSS 提交待存档产品。

10) 数据产品存档子功能

负责向 DSS 提交待存档产品，

11) L1 级产品质量检验子功能

负责对向 PGS 系统推送最新的 L1 数据文件产品的校正。

12) L1 级产品分发子功能

负责向 PGS 系统推送最新的 L1 数据文件产品。

13) 广播数据通讯子功能

按照时效性要求，打包传递实时上星广播数据。

14) 数据库操作子功能

在数据准备过程中向数据库索取需要的数据源并形成内部需要的数据格式。

15) 数据库报警子功能

当各功能出现操作失败或异常时，调用该子功能，将失败或异常信息写入数

据库。

16) 数据质量检验子功能

负责对由 NRS 生成的 L1a 数据产品进行数据质量的校验。

17) 系统运行状态监视/上报子功能

根据 CVS 业务实时处理系统的运行状态，跟踪整个业务流程的执行情况，


96

并将相关状态实时地上报至 MCS。

5.3.8.1.2 外部数据管理功能

负责管理与地面应用系统中其它系统进行交互的数据，并对交互进行接收和

发送的数据生成对账单，并将生成的对账单发送给 MCS 系统。

外部数据管理功能包括 19 个子功能，分别为：

1) 接收 NRS 数据管理子功能

在外部 NRS 数据接收过程中记录数据到达的完整性与正确性，并返回 NRS

接收数据的完整性标志和正确性标志。

2) 接收 MCS 数据管理子功能

在外部 MCS 数据接收过程中记录数据到达的完整性与正确性，并返回 MCS


3) 接收 DTS 数据管理子功能

在外部 DTS 数据接收过程中记录数据到达的完整性与正确性，并返回 DTS


4) 接收数据完整性查询子功能

在系统运行中查询数据接收的完整性。

5) 接收数据定期清理子功能

对接收的数据进行定期清理工作，已保证足够的磁盘空间进行数据接收。

6) 发送 NRS 数据管理子功能

在本系统生成 NRS 数据过程中记录 NRS 数据发送的完整性和正确性，并返

回发送 NRS 数据的完整性标志和正确性标志。

7) 发送 MCS 数据管理子功能

在本系统生成 MCS 数据过程中记录 MCS 数据发送的完整性和正确性，并返

回发送 MCS 数据的完整性标志和正确性标志。

8) 发送 PGS 数据管理子功能

在本系统生成 PGS 数据过程中记录 PGS 数据发送的完整性和正确性，并返

回发送 PGS 数据的完整性标志和正确性标志。

9) 发送存档系统数据管理子功能

在本系统生成存档数据过程中记录存档数据发送的完整性和正确性，并返回


97

发送存档数据的完整性标志和正确性标志。

10) 发送数据完整性查询子功能

在系统运行中查询数据接收的完整性。

11) NRS 数据状态上报子功能

将 NRS 接收数据的完整性和正确性以及 NRS 发送数据的完整性和正确性进

行收集，将 NRS 数据的状态上报给 NRS 数据对账单生成子功能。

12) MCS 数据状态上报子功能

将MCS接收数据的完整性和正确性以及MCS发送数据的完整性和正确性进

行收集，将 MCS 数据的状态上报给 MCS 数据对账单生成子功能。

13) PGS 数据状态上报子功能

将 PGS 接收数据的完整性和正确性以及 PGS 发送数据的完整性和正确性进

行收集，将 PGS 数据的状态上报给 PGS 数据对账单生成子功能。

14) DTS 数据状态上报子功能

将 DTS 接收数据的完整性和正确性以及 DTS 发送数据的完整性和正确性进

行收集，将 DTS 数据的状态上报给 DTS 数据对账单生成子功能。

15) NRS 数据对账单生成子功能

生成本系统的 NRS 数据对账单。

16) MCS 数据对账单生成子功能

生成本系统的 MCS 数据对账单。

17) DTS 数据对账单生成子功能

生成本系统的 DTS 数据对账单。

18) PGS 数据对账单生成子功能

生成本系统的 PGS 数据对账单。

19) 存档数据对账单生成子功能

生成本系统的存档数据对账单。

5.3.8.1.3 软件运行管理功能

监视各模块的运行状态，并为软件运行提供预先的配置。

软件运行管理功能包括 12 个子功能，分别为：

1) 业务运行管理子功能


98

实现 CVS 业务实时处理系统服务器软件的初始化启动和终止处理工作，实

时监控 CVS 业务实时服务器软件中永久进程运行情况，并根据操作员的命令和

数据库配置变化实现对永久服务进程的动态配置和管理。

2) 业务运行守护子功能

保证业务相关的永久进程能够不间断的正常运行。

3) 业务运行重启子功能

为了在业务系统出现异常时重启系统。

4) 运行配置管理子功能

为了能够更灵活适应业务需求，增强系统的课配性而设计，它提供调度应用

软件相关参数（如数据库参数、运行用户、文件目录等）动态配置功能。

5) 监控软件管理子功能

提供客户端登录接口，实现客户端操作人员的权限设置。服务器可同时为多

个客户端提供监视服务，同一时刻只能为一个客户端提供控制服务。

6) 监控软件守护子功能

为了保证客户端进行信息交互的各个永久进程正常的运行，如果由于异常程

序被下掉，可以通过该模块将相关进程立马启动，保证了客户端监视的正常无误。

7) 与监控软件通信子功能

负责将服务器端需要被客户端监控的信息发送给客户端进行显示以及通过

客户端对服务器端进行控制的相关指令。

8) 与 MCS 文件管理子功能

负责对与 MCS 交互的文件进行管理。

9) 与 NRS 文件管理子功能

负责对与 NRS 交互的文件进行管理。

10) 与 DTS 文件管理子功能

负责对与 DTS 交互的文件进行管理。

11) 与 PGS 文件管理子功能

负责对与 PGS 交互的文件进行管理。

12) 数据库管理子功能

负责管理 CVS 系统本地存储各种文件管理，以及数据库表格的建立与删除，

数据库体的开启关闭和转移，数据库存储空间的调整和数据库表内容的增加、删


99

除、查找和修改。

5.3.8.1.4 二级调度功能

完成分系统内部的业务调度任务，协调 CVS 各子系统间的业务运行。主要

分为两种方式：根据业务运行计划进行的日常自动化控制方式和特殊情况下的人

工调度方式。

二级调度功能包括 17 个子功能，分别为：

1) MCS 时间表解析子功能

对 MCS 自动观测任务时间表进行解析，提取出 CVS 需要响应的任务信息，

转换成 CVS 的内部任务安排。

2) MCS 调度计划解析子功能

将 MCS 调度计划进行解析，根据调度计划中指定的业务流程进行相应的调

度。

3) 一级调度实时任务解析子功能

负责响应一级调度的指挥，对 MCS 发来的调度令进行解析，根据调度令内

容通知调度子系统执行调度令相关动作。

4) 一级调度临时任务解析子功能

针对临时任务，能够对临时观测任务进行解析，转换成 CVS 的临时任务安

排，为调度子系统提供临时任务执行依据。

5) MCS 运行参数解析子功能

负责将 MCS 运行所需要的运行参数进行解析收集，然后传给 MCS 使用。

6) 二级定标调度计划生成子功能

针对定标业务进行调度，按定标需求将各个子功能有序调用。

7) 二级定标检验调度计划生成子功能

针对定标结果进行检验。

8) 自动调度策略管理子功能

完成各仪器在不同任务下的产品处理业务流程模板的制定，并且生成每日业

务调度计划和临时任务业务调度计划。

9) 人机交互机动计划生成子功能

负责通过客户端方便快捷的生成机动计划。


100

10) 发送机动任务指令子功能

将机动任务指令发送给相应的响应程序。

11) 机动调度策略管理子功能

响应来自 MCS 的机动调度命令，并准备适当的机动业务运行环境，启动调

度执行器调用相应的临时进程，向调度执行模块发送正确的指令和参数来开启一

个机动业务。

12) 节点资源自动检查子功能

用来检查各服务器节点资源信息。

13) 模块合理安排相关节点子功能

根据节点资源自动检查模块获得的各服务器节点信息。

14) 调度提交子功能

负责根据节点资源自动检查模块获取的各节点信息和模块合理安排相关节

点模块对节点的安排信息，自动准确的将所要执行的程序提交到空闲的节点服务

器上执行。

15) 调度执行子功能

根据每日业务调度计划，按照各仪器产品处理的时效要求，合理安排 CVS

计算资源，自动控制各仪器各产品的运行顺序及运行策略（数据流驱动、时间表

驱动等），高效率快速度的生成各种产品。

16) 程序运行状态入库子功能

将程序状态信息入库，可作为客户端显示，便于监控服务器端程序的运行状

况。

17) 业务运行状态收集子功能

负责收集各个软件模块执行业务步骤的状态，并整理业务状态信息提供给调

度执行模块。

5.3.8.1.5 业务运行监控功能

针对 CVS 业务运行进度，状态进行监测。同时显示可视化卫星运行状态，

定标业务流流程，天体预报与观测申请可视化编辑，业务运行配置参数管理，以

及 AGRI，GIIRS，LMI 等仪器的快视。

业务运行监控功能包括 13 个子功能，分别为：


101

1) CVS 业务运行管理监视显示子功能

对业务运行进度通过通信方式进行进度获取，实时显示在客户端。

2) AGRI 定标业务流监视显示子功能

AGRI 定标业务流进行单业务流程监控，监控业务流程，进度，状态等。

3) GIIRS 定标业务流监视显示子功能

CIIRS 定标业务流进行单业务流程监控，监控业务流程，进度，状态等。

4) LMI 定标业务流监视显示子功能

LMI 定标业务流进行单业务流程监控，监控业务流程，进度，状态等。

5) 天体预报等外部数据到达监视子功能

用于监视外部数据是否到达，该模块可以保证数据的完成性。

6) 卫星运行状态可视化监视显示子功能

通过与服务器实时交互方式进行卫星状态获取，监视显示可视化界面，模拟

卫星状态进行可视化展示。

7) 总体定标业务流程监控子功能

针对 AGRI 定标业务，GIIRS 定标业务，LMI 定标业务流进行单业务流程监

控，监控业务流程，进度，状态等。

8) 观测申请可视化编辑子功能

对天体预报与观测申请变更进行可视化的编辑，根据天体预报结果，在可视

化界面中连续展示指定时刻关注天体的位置，通过可视化界面操作确定观测时

机，并生成观测申请文件。

9) 业务运行配置参数编辑子功能

对业务运行参数进行管理与配置，配置后自动应用并保存记录。

10) AGRI 一级产品图像快视子功能

对 AGRI L1 产品进行快视显示，包括历史回放与实时显示，快视过程中切换

通道，对每一通道快视图像提供帧计数值等参数，对历史数据提供多通道合成等

功能。

11) LMI 一级产品图像快视子功能

对 LMI L1 产品进行快视显示，包括历史回放与实时显示，快视过程中切换

通道，对每一通道快视图像提供帧计数值等参数，对历史数据提供多通道合成等

功能。


102

12) GIIRS 一级产品图像快视子功能

对 GIIRS L1 产品进行快视显示，包括历史回放与实时显示，快视过程中切

换通道，对每一通道快视图像提供帧计数值等参数，对历史数据提供多通道合成

等功能。

13) DCP 数据监视子功能

对 DCP 数据接收处理的状态和数据内容统计结果进行展示。

5.3.8.2 技术指标

软件调度成功率 99.99%。

5.3.9 仿真与再处理分系统任务

CVS 定标系统的仿真与再处理分系统中的再处理部分，作为实时业务子系

统辅助处理子系统，肩负着数据再处理、系统仿真验证等功能是整个系统不可或

缺的部分；

数据重做功能主要指在业务处理过程中因为硬件或软件故障出现时需要进

行的数据再处理。其主要包括：实时软件业务处理错误的故障再处理、实时数据

传递错误两部分，这两部分的再处理需求都来源于软件层次的异常处理要求，另

外，其流程都是通过自动方式启动的。实时软件业务处理错误的故障再处理主要

是指 CVS 系统运行过程中出现的流程性故障，其主要针对在系统集成阶段以及

轨测试阶段系统软件尚未完全成熟时，实时软件运行故障没有完成的业务数据，

需要在再处理流程上重新运行执行，以获取与实时业务系统相同的运行结果数

据；实时数据传递错误：是指 CVS 与外部系统间数据传输有误的情况，实时业

务处理时间过期的情况，当数据被重新传输到 CVS 系统时，系统自动运行再处

理流程要求将重传数据重新进行再处理。

事后故障再处理主要针对的是系统级的软/硬件故障，与故障重做子功能不

同点在于通常这些故障都需要人工干预，当故障被排除后，在故障期间堆积未处

理的数据需要通过手工批量的方式提交到再处理环境下运行，以弥补故障期间业

务运行量。事后故障处理子功能主要包括：硬件故障、软件故障

硬件故障：包括系统硬件故障、系统定期维护、硬件部件的新旧更换等；

软件故障：包括系统软件系统定期维护、系统软件伪码升级、CVS 系统在


103

系统集成阶段以及轨测试阶段系统软件尚未完全成熟时，需要内部调整期的未处

理业务量。

再处理分系统处理模块与实时模块功能上与 CVS 实时业务系统完全一致，

因此其在软件实施的不同时期还肩负着数据验证与软件功能验证的任务。数据验

证功能：是指在 CVS 的测试阶段，对接口数据的验证工作，用以满足各子系统

间的接口数据测试需要；实时模块验证功能：是指在集成测试阶段，实时业务的

处理模块需要在再处理流程进行运行测试后，才可以集成到实时业务系统进行

7*24 小时长期运行测试，再处理完成集成测试的初步集成测试任务；另外，在

在轨测试以及后期的业务维护阶段，当出现软件修改的情况下，修改后软件首先

要在再处理环境下进行测试验证，在运行未发现问题的情况下才可以替换实时业

务软件中的相应模块运行。

CVS 的仿真子系统作为数据处理流程主要分为以下几部分：CVS 业务运行

仿真、CVS 算法仿真平台；CVS 业务运行仿真：主要是针对 CVS 与其他分系统

间的数据与控制接口的模拟，验证 CVS 对正确、异常情况下处理的正确性、容

错性情况，同时监视 CVS 运行效率情况，保证运行的正确性；CVS 业务运行仿

真又包括三部分：仿真运行控制管理、外部系统的接口模拟、数据模拟生成工具；

仿真运行控制管理：即 CVS 仿真的运行控制功能，其中涉及实时业务的流

程运行管理、仿真终端控制以及仿真运行状态控制等；外部系统的接口模拟：在

其他分系统尚未就绪的情况下，作为 CVS 集成后主要外部测试手段，需要模拟

CVS 所有外部接口的运行情况，其中包括：MCS 接口模拟、DSS 接口模拟、NRS

接口模拟、DTS 接口模拟、PGS 接口模拟等；数据模拟生成：作为 CVS 仿真的

数据模拟来源，包括 L0 模拟数据生成、仪器参数模拟生成、遥测模拟数据生成、

地标数据模拟生成等数据生成功能；CVS 算法仿真平台：主要是针对定位算法

研究，为了能够达到处理的自动化、流程化、管理化，需要增加其数据的获取、

处理、平台性控制以及结果展示等功能。

仿真与在处理分系统包括：CVS 业务运行仿真功能、CVS 算法仿真平台功

能、CVS 补处理功能和 CVS 再处理功能等 4 项功能，见图 5-10。


104

仿真与再处理分系统

CVS

业务运行仿真

功能

CVS

算法仿真平台

功能

CVS

补处理功

能

CVS

再处理功

能

图 5-10 仿真与再处理分系统结构图


5.3.9.1 功能要求

5.3.9.1.1 CVS 业务运行仿真功能

主要包括 CVS 数据模拟以及 CVS 的外部接口模拟两部分，其中，CVS 数据

模拟帮助仿真接口测试提供数据模拟测试数据；CVS 的外部接口模拟部分主要

是建立一个仿真接口模拟平台，为整个 CVS 系统的系统级测试提供测试平台，

同时监视 CVS 运行效率情况，保证运行的正确性。

CVS 业务运行仿真功能包括 32 个子功能，分别为：

1) 实时业务仿真引擎子功能

负责一次仿真模拟流程执行调度管理工作，其中要求其安排调度业务接口的

时序性处理以及模拟数据时序上传输等都要求与业务处理完全吻合。

2) 仿真运行配置管理子功能

提供仿真运行所需的各种相关参数（如数据库参数、运行用户、文件目录等）

的动态配置功能。

3) MCS 接口模拟子功能

针对实时业务的 MCS 接口进行模拟，接收来自 MCS 系统的调度令，并对


105

其进行相应的处理响应，同时将 CVS 的运行状态定时上报给 MCS 系统，以检查

CVS 系统的对这一接口的响应能力。

4) DSS 接口模拟子功能

针对这一接口进行模拟，检查 CVS 系统的对这一接口的响应能力。

5) NRS 接口模拟子功能


6) DTS 接口模拟子功能

将围绕数据传输正常、异常、故障的情况，检查 CVS 系统的对这一接口的

响应能力。

7) PGS 接口模拟子功能


8) 数据完整性检查子功能

检查所需下载的多源数据的完整性，并将检查结果向相关数据收集模块、数

据管理模块和运行调度模块进行反馈。

9) 数据收集与提取子功能

与 MCS、DTS 和 NRS 各系统建立连接，收集管理各系统的传输数据，放置

到数据交换区相应文件夹，自动对收集的数据进行质量检验，提取合格的元数据

并存入数据库。

10) 数据管理子功能

实现对数据文件的复制、拷贝、重命名、删除、新建文件夹等功能，以及对

数据文件生命史的跟踪和查询。

11) AGRI 可见光波段 L0 模拟数据生成子功能

针对 DTS 接口模拟以及定标算法模拟中使用。

12) AGRI 近红外波段 L0 模拟数据生成子功能


13) AGRI 热红外波段 L0 模拟数据生成子功能


14) GIIRS 可见光波段 L0 模拟数据生成子功能


15) GIIRS 红外波段 L0 模拟数据生成子功能


106


16) LMI L0 模拟数据生成子功能


17) L0 模拟数据错误剔除子功能

针对数据的错误进行剔除处理。

18) L0 模拟数据质量控制子功能

对各种类型数据按照格式和内容要求进行数据质量检验控制，并标有数据质

量标志符。

19) L0 模拟数据存档子功能

实现对 DSS 系统提交生成的 L0 模拟数据。

20) AGRI 数据格式转换子功能

在卫星发射前数据不足情况下，AGRI 数据格式转换模块通过对其他卫星的

相应仪器参数进行格式上的转化。

21) AGRI 仪器参数模拟生成子功能

使用在卫星发射前数据不足情况下，形成符合 CVS 业务需要的 AGRI 仪器

参数文件。

22) GIIRS 数据格式转换子功能

在卫星发射前数据不足情况下，GIIRS 数据格式转换模块通过对其他卫星的

相应仪器参数进行格式上的转化。

23) GIIRS 仪器参数模拟生成子功能

使用在卫星发射前数据不足情况下，形成符合 CVS 业务需要的 GIIRS 仪器

参数文件。

24) LMI 数据格式转换子功能

在卫星发射前数据不足情况下，LMI 数据格式转换模块通过对其他卫星的相

应仪器参数进行格式上的转化。

25) LMI 仪器参数模拟生成子功能

使用在卫星发射前数据不足情况下，形成符合 CVS 业务需要的 LMI 仪器参

数文件。

26) 仪器模拟参数质量控制子功能



107

量标志符。

27) 仪器模拟参数存档子功能

实现对 DSS 系统提交生成的仪器模拟参数。


针对数据库的元数据和生成的文件、数据等超过安全阈值设定范围的操作或

误删除重要内容等活动，及时进行报警，提示操作员提高关注度。


实现对分系统所获取和生成的模拟数据进行查询和检索的功能。

30) 数据分发管理子功能

负责向 PGS 系统推送最新生成的 L1 数据产品，并通过网络向 PGS 发送 L1

数据产品更新消息。

31) 日志管理子功能

实现对数据与运行调度子系统的日志管理。

32) 仿真监控终端子功能

负责仿真流程的制定以及人工控制管理工作，同时通过与“实时业务仿真引

擎”的接口，将仿真流程运行起来。通过“实时业务仿真引擎”上报信息实时获取

仿真流程运行状态信息，仿真运行管理子功能将这些上报信息分类显示。

5.3.9.1.2 CVS 算法仿真平台功能

针对定位算法研究，增加其数据的获取、处理、平台性控制以及结果展示等，

以达到处理的自动化、流程化、管理化。

CVS 算法仿真平台功能包括 33 个子功能，分别为：

1) AGRI 可见光波段 L0 模拟数据收集子功能

负责 AGRI 可见光波段 L0 模拟数据和其他卫星相关观测资料的收集处理工

作。

2) AGRI 近红外波段 L0 模拟数据收集子功能

负责 AGRI 近红外波段 L0 模拟数据和其他卫星相关观测资料的收集处理工

作。

3) AGRI 热红外波段 L0 模拟数据收集子功能

负责 AGRI 热红外波段 L0 模拟数据和其他卫星相关观测资料的收集处理工


108

作。

4) GIIRS 红外波段 L0 模拟数据收集子功能

负责 GIIRS 红外波段 L0 模拟数据和其他卫星相关观测资料的收集处理工

作。

5) GIIRS 可见光波段 L0 模拟数据收集子功能

负责 GIIRS 可见光波段 L0 模拟数据和其他卫星相关观测资料的收集处理工

作。

6) LMI L0 模拟数据收集子功能

负责 LMI L0 模拟数据和其他卫星相关观测资料的收集处理工作。

7) AGRI 仪器参数模拟数据收集子功能

负责 AGRI 仪器参数模拟数据的收集处理工作，。

8) GIIRS 仪器参数模拟数据收集子功能

负责 GIIRS 仪器参数模拟数据的收集处理工作。

9) LMI 仪器参数模拟数据收集子功能

负责 LMI 仪器参数模拟数据的收集处理工作。

10) 实时业务 MCS 数据收集子功能

负责实时业务 MCS 数据的收集处理工作。

11) 实时业务 DTS 数据收集子功能

负责实时业务 DTS 数据的收集处理工作。

12) 实时业务 NRS 数据收集子功能

实负责实时业务 NRS 数据的收集处理工作。

13) 输入数据完整性检查子功能

检查收集的多源数据的完整性，并将检查结果向相关数据收集模块、数据管

理模块和运行调度模块进行反馈。

14) 输入数据管理子功能

实现对输入数据文件的复制、拷贝、重命名、删除、新建文件夹等功能，以

及对输入数据文件生命史的跟踪和查询。

15) AGRI 可见光波段 L1 模拟数据生成子功能

输入与 AGRI 可见光波段有关的观测几何参数、仪器光谱响应函数等，通过

正演过程模拟 AGRI 可见光宽通道探测的物理量。


109

16) AGRI 近红外波段 L1 模拟数据生成子功能

输入与 AGRI 近红外波段有关的观测几何参数、仪器光谱响应函数等，通过

正演过程模拟 AGRI 近红外宽通道探测的物理量。

17) AGRI 热红外波段 L1 模拟数据生成子功能

输入与 AGRI 热红外波段有关的观测几何参数、仪器光谱响应函数等，通过

正演过程模拟 AGRI 热红外宽通道探测的物理量。

18) GIIRS 可见光波段 L1 模拟数据生成子功能

输入与 GIIRS 可见光波段有关的观测几何参数、仪器光谱响应函数等，通过

正演过程模拟 GIIRS 可见光宽通道探测的物理量。

19) GIIRS 近红外宽通道 L1 模拟数据生成子功能

输入与 GIIRS 近红外宽通道有关的观测几何参数、仪器光谱响应函数等，通

过正演过程模拟 GIIRS 近红外宽通道探测的物理量。

20) GIIRS 热红外宽通道 L1 模拟数据生成子功能

输入与 GIIRS 热红外宽通道有关的观测几何参数、仪器光谱响应函数等，通

过正演过程模拟 GIIRS 热红外宽通道探测的物理量。

21) GIIRS 近红外高光谱 L1 模拟数据生成子功能

在近红外光谱范围内，采用近红外高光谱辐射传输模式，模拟星载近红外高

光谱传感器测量地球大气层顶出射的太阳辐射。

22) GIIRS 热红外高光谱 L1 模拟数据生成子功能

在热红外光谱范围内，采用热红外高光谱辐射传输模式，通过正演过程模拟

GIIRS 热红外高光谱仪器探测的物理量。

23) LMI L1 模拟数据生成子功能

利用 1 分钟闪电探测模式闪电数据包经过地理定位、辐射定标等各种处理，

生成包含地理定位信息以及背景估计、闪电辐射值等相关信息的 L1 模拟数据。

24) L1 模拟数据错误剔除子功能

针对数据的错误进行剔除处理。

25) L1 模拟数据质量控制子功能


量标志符。

26) L1 模拟数据存档子功能


110

实现对 DSS 系统提交生成的 L1 模拟数据。

27) L1 模拟数据管理子功能

实现对 L1 模拟数据文件的复制、拷贝、重命名、删除、新建文件夹等功能，

以及对 L1 模拟数据文件生命史的跟踪和查询。

28) CVS 算法包装子功能

统一算法包装工具，同时将实现结果直接在系统平台下调用验证。

29) CVS 算法运行管理平台子功能

负责将各个仪器的定位算法软件，统一管理在一个运行平台下运行，同时将

结果配置到“CVS 算法结果展示工具”所需的位置上，让“CVS 算法结果展示工具”

可以展示其处理结果。

30) CVS 算法结果展示子功能

通过图形、曲线、数值等立体显示方式，将科学算法的运行结果形象的显示

出来。


实现对存入数据库的数据、文件进行查询和检索的功能。


针对数据库的元数据和生成的文件、数据等超过安全阈值设定范围的操作或

误删除重要内容等活动，及时进行报警。

33) L1 级产品分发与输出子功能

负责向 PGS 系统推送最新的 L1 数据文件产品。

5.3.9.1.3 CVS 补处理功能

完成 CVS 实时业务处理失败需要自动重做的业务，以及实现相应的人工干

预的处理功能，可以对一些历史性数据进行补处理。

CVS 补处理功能包括 17 个子功能，分别为：

1) 数据的输入与提取子功能

为 CVS 业务处理模块提供原始数据的来源。

2) 补处理申请状态上报子功能

CVS 需要将补处理的申请状态标识上传给 CVS，CVS 根据此状态标识决定

要不要进行补处理。


111

3) 补处理数据准备子功能

负责对一些作业进行补处理。

4) 补处理环境准备子功能

负责对一些作业进行补处理的环境要求。

5) 补处理计划生成子功能

完成 CVS 实时业务制定任务计划，处理之前失败需要自动重做的业务。

6) 补处理模块节点分配子功能

CVS 对历史性作业进行补处理时，功能节点的分配操作。

7) 补处理自动处理子功能

CVS 实时业务处理失败的模块具备相应的容错，能够自动重做处理的功能。

8) 补处理人工干预处理子功能

CVS 需要相应的人工干预上报给 MCS，由 MCS 控制台界面对一些历史性

数据进行选择，通过人机交互的方式人工干预进行补处理。

9) 补处理调度流提交子功能

由 CVS 补处理功能负责生成补处理作业的流程加载运行控制、数据传递和

调度令的执行命令参数等。。

10) 补处理调度子功能

由 CVS 补处理功能负责安排补处理作业的流程加载运行控制、数据传递和

调度令的执行等。

11) 补处理资源状态子功能

CVS 实时业务处理失败需要自动重做的业务数据的当前状态。

12) 补处理运行状态收集子功能

CVS 在执行一次补处理操作过程中执行各个模块的结束状态标识，例如环

境准备状态、数据准备状态及调度过程中的一系列执行状态的收集。

13) 补处理模块运行状态入库子功能

CVS 在历史数据进行补处理操作时，对所有模块的当前执行状态记录功能，。

14) 补处理数据质量检验子功能

提供对再处理调度生成的数据文件质量的检测功能。

15) 补处理数据存档子功能

提供将补处理调度流程生成的数据文件进行存档备份功能。


112

16) 补处理异常退出报警子功能

对 CVS 中补处理调度结果的实时反馈，能够动态的掌握此次被处理调度的

执行状况。

17) 处理调度流程监控子功能

负责监视补处理调度流程的运行情况。

5.3.9.1.3.1 补处理部署

CVS 系统的补处理业务，是为了支持地面应用系统的实时业务定标的异常

数据重处理，保证了 CVS 系统数据的可靠性和完整性，并支持补处理作业流程

的实时监控。因此，CVS 系统的补处理业务将部署在实时业务定标运行的主业

务服务器，即高性能小型机上。

5.3.9.1.4 CVS 再处理功能

通过控制界面等人工干预的方式，完成 CVS 实时业务处理；针对由于各种

原因导致的产品内容错误或质量下降时进行数据再处理；并通过控制界面人工定

制的方式，完成短期或长期的批量历史性数据的数据再处理。

CVS 再处理功能包括 20 个子功能，分别为：

1) 再处理数据本地化管理子功能

主要对再处理输入数据进行本地化管理。

2) 再处理数据的输入与提取子功能

负责在给定的数据集合中提取符合规定的数据；

3) 再处理数据准备子功能

为 CVS 再处理系统提供数据完整性检查，当数据完全符合再处理调度的要

求，便可执行后续操作。

4) 再处理环境准备子功能

模拟业务流程系统，在产品或作业进行再处理前，必须进行产品运行的环境

的准备和设置。

5) 再处理流程定制子功能

负责为用户提供定制接口，允许用户定制单个或多个作业的重新处理流程；

或者单个仪器或多个仪器的数据产品的重新处理流程。


113

6) 再处理数据定制子功能

负责为用户提供定制接口，允许用户定制单个或多个作业的重新处理；或者

单个仪器或多个仪器的数据产品的重新处理。

7) 再处理时间定制子功能

根据人机交互设定再处理调度执行时间定制，生成再处理时间定制计划。

8) 再处理模块节点分配子功能

对历史性作业进行再处理调度时，功能节点的分配操作。

9) 再处理计划生成子功能

根据人机交互再处理定制结果，生成再处理作业调度计划。

10) 再处理临时计划生成子功能

为 CVS 再处理系统提供数据完整性检查，当数据完全符合再处理调度的要

求，便可执行后续操作。

11) 再处理调度流提交子功能

对历史性数据的数据再处理时对每一个任务生成一条调度指令并提交至再

处理调度系统。

12) 再处理调度子功能

负责安排作业或数据的定制、流程加载、运行控制、数据传递、调度令执行

等。

13) 再处理作业运行处理子功能

再处理过程数据的过程与要求与实时业务流程完全一致，因此其处理模块的

功能也与实时业务流程完全一致，所以实时业务流程覆盖的功能在再处理中也必

须具备，再处理作业运行处理模块正是这些功能的集合。

14) 再处理资源状态收集子功能

CVS 实时业务处理失败需要自动重做的业务数据的当前状态。

15) 再处理运行状态收集子功能

负责记录再处理计划生成情况、作业运行状态、数据处理结果。

16) 再处理模块运行状态入库子功能

负责将 CVS 再处理系统执行的调度命令返回的结果参数入库。

17) 再处理异常退出报警子功能

对 CVS 中再处理调度结果的实时反馈，能够动态的掌握此次再处理调度的


114

执行状况。

18) 处理调度流程监控子功能

负责监视再处理调度流程的运行情况。

19) 处理数据质量检验子功能

提供对再处理调度生成的数据文件质量的检测功能。

20) 再处理数据存档子功能

提供将再处理调度流程生成的数据文件进行存档备份功能。

5.3.9.1.4.1 再处理部署

CVS 系统的再处理功能，是为了支持地面应用系统根据定标业务需要或短

期（90 天）业务定标而进行的数据批量再处理业务，保证了 CVS 系统数据产品

的连续性和完整性。数据再处理作为 CVS 系统的组成，运行在独立环境中的，

再处理分系统的运行状态不影响实时业务。因此，CVS 系统的再处理将部署在

仿真与定标检验运行的刀片集群服务器。

5.3.9.2 技术指标

软件调度成功率 99.99%。

5.3.10 定标与真实性检验信息发布平台

我国气象卫星资料的应用水平不断提高，正由定性应用逐步走向定量应用。

遥感仪器的定标精度在很大程度上影响着定量应用水平。在风云四号科研试验卫

星定标与真实性检验系统中建立定标与真实性检验信息发布平台，实现对风云四

号有效载荷部分公开的仪器状态性能的跟踪监视，权威发布有效载荷定标的相关

信息，为科研工作者和广大用户提供一个标准的公共的定标信息平台。

定标与真实性检验信息发布平台是风云四号科研试验卫星对外发布定标和

L1 数据质量检验信息的窗口，该平台发布用户关心的卫星及有效载荷在轨运行

期间与定标有关的各类非涉密参数、不同定标方法获得的定标系数更新结果及真

实性检验结果。信息发布平台平台以数据发布专用网站为具体实现形式，并在现

有的“风云卫星遥感数据服务网”上 FY-4 数据下载页面上添加相应的链接，引导

用户使用。信息发布平台对用户进行分类管理，为不同类别的用户提供差异化的

服务项目。根据用户对仪器、定标方法及定标结果的时效性、精度、不确定性、


115

适用性等方面关注的差异化特点，对所发布条目和内容进行优化整合，有针对性

地向不同类别的用户提供 CVS 系统数据。

定标与真实性检验信息发布平台包括：定标数据汇交管理功能、业务定标数

据获取功能、定标结果发布功能、真实性检验结果发布功能、参数信息发布功能、

定标数据服务功能和发布平台管理功能等 7 项功能，见图 5-11。


定标数据汇交管理功能

业务定标数据获取功能

定标结果发布功能

参数信息发布功能

真实性检验结果发布功能

定标数据服务功能

发布平台管理功能

图 5-11 定标与真实性检验信息发布平台分系统结构图


5.3.10.1 功能要求

5.3.10.1.1 定标数据汇交管理功能

负责汇集、传输以及处理定标与真实性检验信息发布平台所需使用的风云四

号科学研究卫星载荷数据、其他相关卫星数据以及辅助数据信息。通过管理平台

实现数据获取和传输信息的配置、监视以及交换。实现定标数据和真实性检验结

果数据在业务网、办公网和 DMZ 区之间的同步。

定标数据汇交管理功能包括 8 个子功能，分别为：

1) 数据配置子功能

实现对各类数据产品、辅助数据的数据来源、数据格式、处理方法等各类信

息进行配置；实现与数据服务系统数据回调的接口配置；实现与数据服务系统用


116

户权限管理接口的配置。

2) 数据收集子功能

将本系统以及其他系统生成和获取到的各类定标数据信息放置到数据交换

区相应文件夹，提取质检合格的数据元信息并存储入元数据库。

3) 发布信息预处理子功能

根据信息发布的需求，将不同来源的数据和信息进行分析解读，按照数据配

置信息的要求自动投影、生成发布所需的数据格式。

4) 数据同步子功能

根据配置要求，定时将定标结果数据、相关辅助数据、真实性检验结果数据、

定标更新信息、卫星和有效载荷状态信息等定标数据进行同步。

5) 数据管理子功能

实现对定标和真实性检验数据的完整管理，实现对数据文件的复制等功能；

实现在线文件夹的水量控制和管理；实现对数据文件生命史的跟踪和查询。

6) 数据传输子功能

根据数据配置信息，将需要传输到数据服务系统等其他相关系统的数据和信

息通过 FTP 或其他 TCP/IP 协议传输至目标系统。

7) 数据导入子功能

实现外部定标数据信息、辅助数据信息的导入和存储管理。

8) 定标数据元数据编辑子功能

实现在线增加、删除、修改、查询元数据信息，并进行发布；具备元数据信

息文件的编辑、导入和导出功能。

5.3.10.1.2 业务定标数据获取功能

以独立软件形式，负责定标业务科研人员在业务办公网的定标辅助数据的实

时获取、定制获取，实现与数据服务系统（DSS）之间的数据订购接口和用户接

口，实现近线、离线数据的获取。

业务定标数据获取功能包括 4 个子功能，分别为：

1) 业务定标辅助数据检索子功能

通过独立软件或界面方式实现对业务和科研人员所需的定标数据产品进行

检索。


117

2) 在线数据获取子功能

负责根据数据服务系统提供的在线数据元数据信息接口，实时获取存储在在

线磁盘中的数据，并保存到用户配置的指定目录中。

3) 近线离线数据订购子功能

负责通过 DSS 提供的接口模块，订购存储在近线和离线位置的定标辅助数

据和存档数据。

4) 用户授权子功能

负责提供定标数据服务的用户读取权限、下载权限的核查。

5.3.10.1.3 定标结果发布功能

负责通过互联网对外发布实时和再处理的风云四号科学研究卫星的定标及

L1 数据质量检验信息；用户可通过交互功能查看风云四号科学研究卫星与其他

卫星的交叉定标结果；用户可查看实时定标结果和再分析定标结果；实现不同时

间段、空间、以及不同仪器间的定标结果查看；实现定标发布结果图像和数据的

导出等功能；具备双语切换功能。

定标结果发布功能包括 4 个子功能，分别为：

1) 实时定标结果可视化子功能

负责发布各有效载荷的实时定标结果和 L1 数据质量检验信息，用户可通过

选择有效载荷、通道、时间段等信息进行在线可视化显示。

2) 再分析定标结果可视化子功能

负责发布各有效载荷的再分析定标结果，用户可通过选择有效载荷、通道、

时间段等信息进行在线可视化显示。

3) 定标结果在线保存和加载子功能

实现实时定标结果、再分析定标结果的可视化图像保存在用户帐户中，用户

登录后可随时在线加载并查看已保存的结果。

4) 定标结果导出子功能

实现定标结果可视化图像的导出功能。

5.3.10.1.4 真实性检验结果发布功能

负责通过互联网对外发布风云四号科学研究卫星有效载荷定标数据的真实


118

性检验结果，包括定标偏差和仪器响应变化趋势等信息；实现利用可配置的可视

化显示有效载荷在指定时间段内的真实性检验结果；用户可以通过交互功能配置

卫星、有效载荷、通道、定标版本、时间段、显示方式等。

真实性检验结果发布功能包括 4 个子功能，分别为：

1) 实时真实性检验结果可视化子功能

负责展示实时真实性检验结果数据，采用可交互的界面进行可视化图形展

示。

2) 再分析真实性检验结果可视化子功能

负责展示再分析真实性检验结果数据，采用可交互的界面进行可视化图形展

示。

3) 实性检验结果保存和加载子功能

实现实时真实性检验结果、再分析真实性检验结果的可视化图像保存在用户

帐户中，用户登录后可随时在线加载并查看已保存的图像和数据。

4) 真实性检验结果导出子功能

实现真实性检验结果可视化图像的导出功能。

5.3.10.1.5 参数信息发布功能

负责发布通过各种定标方法获得的风云四号科学研究卫星及有效载荷在轨

运行的最新参数、定标系数的更新频次和适用性等基本信息；实现自动发布信息

配置以及手动发布信息的配置；用户可以查询历史定标参数和版本信息。

参数信息发布功能包括 3 个子功能，分别为：

1) 卫星运行参数发布子功能

负责将卫星运行状态和其他相关基本参数进行发布，用户可以按照时间查询

卫星状态信息的更新历史记录；具备双语切换功能。

2) 有效载荷运行参数发布子功能

负责将有效载荷的运行状态、各通道的相关基本参数进行发布，用户可以按

照时间查询有效载荷状态信息的更新历史记录；具备双语切换功能。

3) 定标系数发布子功能

负责发布各通道的定标系数更新信息，用户可以按照时间、有效载荷、通道

查询更新历史记录；具备双语切换功能。


119

5.3.10.1.6 定标数据服务功能

建立满足用户需求的基于网络在线方式的综合数据服务系统，具有较高在线

响应能力，具有数据检索、订购和获取一体化的综合数据服务能力。

定标数据服务功能包括 6 个子功能，分别为：

1) 数据综合检索子功能

面向定标与真实性检验信息发布平台的用户，提供在线关键字检索，包括分

类、文件名等属性，实现时间、空间等多维属性信息的检索。

2) 数据订购子功能

利用 DSS 的数据订购接口，使用交互操作界面，提供多种数据混合订购、

购物车生命周期管理、购物车再编辑等功能。

3) 订单处理子功能

通过 DSS 订购接口提交订单信息，进行订单工作流处理，通知数据下载服

务系统进行相应处理，并将订单处理信息和结果发送给用户。

4) 数据下载服务子功能

基于 FTP 等文件传输协议，建立数据下载服务系统，并支持多线程并发传

输、断点续传等功能。

5) 网络用户授权子功能

负责提供定标数据服务的用户读取权限、下载权限的核查，实现实时记录登

录用户的个人信息、IP 地址等相关信息，实现非法用户的实时跳转。

6) 数据编目服务子功能

基于 THREDDS 开源软件，实现定标结果数据的编目和发布；具备国际接口。

5.3.10.1.7 发布平台管理功能

实现定标与真实性检验信息发布平台各类发布信息的基本管理功能，包括资

源配置、内容管理、用户管理、栏目管理、日志统计分析、故障监控和报警等功

能。

发布平台管理功能包括 6 个子功能，分别为：

1) 资源配置子功能

通过配置的方法实现风云四号科学研究卫星运行状态、有效载荷运行状态、


120

定标结果等的配置和管理，告警短信和电子邮件的配置，计划任务运行的时间配

置，统计报表的生成配置等信息。

2) 内容管理子功能

实现对定标和真实性检验结果发布平台所需发布的定标数据、真实性检验结

果、卫星和有效载荷状态和基础参数发布等模板进行编辑、发布和管理。

3) 栏目管理子功能

实现对导航栏目进行管理，实现栏目更新后所有静态页面的自动更新。

4) 统计分析子功能

收集各个服务的网站日志、用户信息以及下载日志等相关日志信息，对相关

信息进行统计分析。

5) 故障管理子功能

具有告警通知和告警升级功能。

6) 动态页面静态发布子功能

实现自动将 CVS 结果发布平台的部分动态化内容自动转换为静态化页面进

行发布，以提高平台页面的整体安全性和访问效率。

5.3.10.2 技术指标

用户响应平均时间：0.5s。

5.4 接口关系

5.4.1 外部接口关系

根据 CVS 系统各分系统的功能内容，总结 CVS 系统将生成多种数据与 L1

级数据产品，并与其他系统有接口关系，具体情况如下表所示。

表 5-1CVS 系统输出内容列表

编号输出数据项内容接收者传输方式备注

1 成像仪实时广播数据 DTS 文件

2 干涉仪广播数据

DTS 文件

3 1 分钟闪电快视图

DTS 文件

4 调度命令应答 MCS Socket


121

5 CVS传输对账单 MCS 文件

6 成像仪定标数据 MCS 文件

7 干涉仪定标数据 MCS 文件

8 成像仪L1C数据 MCS 文件

9 干涉仪L1C数据 MCS 文件

10 闪电事件数据L1C MCS 文件

11 闪电背景 L1C 数据 MCS 文件

12 成像仪归一化表/定标表 NRS 文件

13 探测仪可见光归一化表/盲元

表

NRS 文件

14 探测仪红外光谱积分图 NRS 文件

15 探测仪红外恒星光谱图 NRS 文件

16 探测仪地基激光光谱图 NRS 文件

17 闪电归一化表/盲元表 NRS 文件

18 成像仪红外L1C数据 PGS 文件

19 成像仪可见光L1C数据 PGS 文件

20 探测仪红外数据L1C PGS 文件

21 探测仪可见光数据L1C PGS 文件

22 闪电事件数据L1C PGS 文件

闪电背景数据 L1C PGS 文件

CVS 系统与多个系统的外部接口，详见下图和附件 1。


122

定标与真实性检验系统CVS

MCSDTS

NRS PGS

成像仪L0数据

成像仪漫反射定标数据

成像仪黑体+冷空数据

成像仪月球与恒星观测数据

干涉仪可见光观测数据

干涉仪红外观测数据

成像仪实时广播数据

干涉仪广播数据

1分钟闪电快视

任务时间表

调度命令信息

公用系统参数

卫星遥测数据

成像仪2s遥测数据包

干涉仪2s遥测数据包

轨道参数文件

辅助数据

调度命令应答

CVS传输对账单

成像仪定标数据

干涉仪定标数据

成像仪L1C数据

干涉仪L1C数据

闪电事件数据L1C

闪电背景L1C数据

成像仪重采样后的数据

成像仪定位信息

成像仪月球预报所需信息

探测仪可见光对地观测数据

探测仪定位信息

探测仪海路模板、地表高度和地表类型

闪电原始数据L1A

闪电事件数据L1A

成像仪归一化表/定标表

探测仪可见光归一化表/盲元表

探测仪红外光谱积分图

探测仪红外恒星光谱图

探测仪地基激光光谱图

闪电归一化表/盲元表

成像仪红外L1C数据

成像仪可见光L1C数据

探测仪红外数据L1C

探测仪可见光数据L1C

闪电事件数据L1C

闪电背景数据L1C

图 5-12 外部接口关系图


123

1) 与 DTS。数据接收系统 DTS 的主要任务是完成风云四号(FY-4)气象卫星

遥感资料的接收。DTS 由四个国内站，北京、广州、乌鲁木齐和佳木斯，

一个国外站组成。DTS 与 CVS 之间的数据交换方式有两种，1）建立一条

永久性的 TCP/Socket 逻辑通信链路以实现二者间实时数据的交换；2）利

用系统提供的文件传输协议或局域存储网（SAN ）实现两个系统间数据

文件的交换。

2) 与 MCS。MCS 系统是风云四号卫星和地面应用系统业务运行的指挥调度

中心，负责星地业务运行模式和任务计划的制定，规范地面应用系统及各

技术系统业务运行的调度模式和方法。

3) 与 NRS。图像定位与配准系统（NRS）将对地观测数据进行定位与配准

处理、质量控制、定位精度分析，生成任务管理与控制系统（MCS）所需

的卫星仪器工作程序控制指令表（简称程控指令表），生成满足配准要求

的实时广播 HRIT/LRIT 的 L1A 数据，生成完整的、合乎质量要求的标称

图数据（不含定标信息）。CVS 与 NRS 之间的数据交换方式有两种，1) 建

立一条永久性的TCP/Socket逻辑通信链路以实现二者间实时数据的交换；

2）利用系统提供的文件传输协议或局域存储网（SAN ）实现两个系统间

数据文件的交换。

4) 与 PGS。PGS 系统是地面应用系统中各种定量产品生成的系统。CVS 系

统主要提供成像仪载荷、探测仪载荷和闪电仪载荷的 L1 数据。

5.5 业务运行模式

5.5.1 自动化运行工作模式

为了保证 FY-4 气象卫星应用系统的各技术系统能够协同完成接收、传输、

处理、存档、广播等各项业务。CVS 系统，采用二级调度的方式实现实时业务

的业务运行，根据任务时间表生成自身业务需要的作业调度计划，完成扫描成像

仪 L1 级产品生成、垂直探测仪 L1 级产品生成、闪电成像仪 L1 级产品生成以及

星上辐射定标、光谱定标等的实时业务；以及根据需要，完成场地定标、交叉定

标等替代定标和定标真实性检验等的非实时业务。


124

5.5.1.1 实时业务工作模式

实时业务工作模式，是针对当次观测需要输出当次观测的 CVS 系统数据产

品的工作模式。实时业务工作模式包括了：

扫描成像仪 L1 级产品生成；

垂直探测仪 L1 级产品生成；

闪电成像仪 L1 级产品生成；

业务定标。

5.5.1.1.1 扫描成像仪 L1 级产品生成工作

扫描成像仪 AGRI 的 L1 级产品生成工作模式，是根据 CROSS 提供的时间

表调度 AGRI 的 L1 产品处理流程，并在 NRS 系统生成的 L1A 观测数据的基础

上，利用 AGRI 星上定标的数据，生成 AGRI 的 L1 级数据产品的工作模式。其

工作流程图如下所示：


125

扫描成像仪L1数据生成业务流程

观测数据

定标表CAL_TAB

扫描成像仪实时L1数据生成

HRIT格式L1数

据生产

HDF格式L1数

据生产

重投影格式数

据生产

L1数据

观测时间表

二级调度解译

二级调度分系统

L1A观测

数据

扫描成像仪星上定标

黑体观

测数据

替代定标和定标检验

实时业务

非实时业务


广播数据

MCS系统


126

5.5.1.1.2 垂直探测仪 L1 级产品生成工作

垂直探测仪 GIIRS 的 L1 级产品生成工作模式，是根据 CROSS 提供的时间

表调度 GIIRS 的 L1 产品生成处理流程，并在 NRS 系统生成的 L1A 观测数据的

基础上，生成 GIIRS 的 L1 级数据产品的工作模式。其工作流程图如下所示：


127

垂直探测仪L1数据生成业务流程

观测数据

垂直探测仪L1数据生成

L1数据

观测时间表

二级调度解译


L1A观测

数据

垂直探测仪星上定标

黑体数据和冷

空数据

定标检验

实时业务

非实时业务


广播数据

MCS系统

L1质量分析


128

5.5.1.1.3 闪电成像仪 L1 及产品生成工作

闪电成像仪 LMI 的 L1 级产品生成工作模式，是根据 CROSS 提供的时间表

调度 LMI 的 L1 产品生成处理流程，并在 NRS 系统生成的 L1A 观测数据的基础

上，生成 LMI 的 L1 级数据产品的工作模式。其工作流程图如下所示：


129

闪电成像仪L1数据生成业务流程

观测数据

闪电成像仪L1数据生成

L1C快视

图数据

观测时间表

二级调度解译


闪电成像仪定标

L1A数据

定标检验

实时业务

非实时业务


广播数据

MCS系统

L1B数据


130

5.5.1.1.4 业务定标

5.5.1.1.4.1 扫描成像仪定标

扫描成像仪 AGRI 星上定标，是根据 NRS 和 MCS 提供的观测数据，处理完

成星上定标观测数据和对月定标观测数据，生成相应的定标表；进行非均匀性校

正。其定标工作流程如下图所示：

基于星上黑体的非均匀性校

正

月球发射波段

定标自分析

快速云检测

HRIT格式L1数

据生产

1

37

MUSIR二级调度与监控子系统

数据接收

HDF格式L1数

据生产

杂散光分析抑

制

基于场景的非

均匀性校正

数据压缩

Calibration_OPERATION

基于星上黑体的发射波段定

标

基于月球观测的反射波段定

标

观测条件计算

星上黑体定标

自分析

数据压缩统计

与动态分析

实验室定标

42

3

512

13

24

25

26

22

21

15

NOU_TAB

CAL_TAB

27

28

20

34

38

36

L1数据质量分

析降分辨率采样7

8

9

18

16

17

MUSIR_L1_Generation

11

基于月球观测的发射波段定

标

基于星上漫反射板的反射波

段定标33

星上漫反射板

定标自分析

月球反射波段

定标自分析

仪器运行与辐

射响应分析

32

29

30

31

35

MOON_OT

L1

L1

非均匀性分析

MTF分析订正

6

23重投影10

重投影格式数

据生产14 39 L1

减直流

4

地基对月望远镜

月球数据采集望远镜控制系

统

40,4144

40

41

40,41,44

44

Lunar Observation

43

43

2

2

远程数据传输

与分包

2

48

47

远程数据传输

40，41，44

月球观测与数

据控制

36

49

49

基于恒星的绝

对辐射定标

恒星定标自分

析5150

52


131

5.5.1.1.4.2 垂直探测仪辐射定标

垂直探测仪 GIIRS 星上定标，是将干涉数据转换为经过辐射定标和光谱定标

后的光谱数据。整个处理过程被分为星上和地面处理两部分。星上部分包括仪器

探测数据生成、星上数据处理和数据传输；地面部分包括仪器原包数据接收、解

包及数据处理，从而生成定标后的光谱数据。其定标工作流程如下图所示：


132

5.5.1.1.4.3 垂直探测仪光谱定标

星上光谱定标主要针对垂直探测仪载荷，属于高光谱定标，并且是垂直探测

仪 GIIRS 辐射定标的前提和基础。

星上光谱定标的工作流程如下图所示：

探测仪可见光探测

数据

是否符合光谱定标

晴朗要求

调取中小尺度模

式探测数据

辐射传输模拟系

统

大气、地表状态廓

线数据

激光ILS测试数据分

析

发射前光谱定标

结果

气体吸收池光谱位

置分析

INVAS实测光谱分析理论大气参考光谱

Y

N

输出光谱定标

系数

激光定标结果

INVAS 观测结果

分析

模拟计算子系统发射前光谱定标

子系统

地面观测子系统

光谱对比确定子系统

地面激光

信号

大气特征谱线分

析提取

大气、地表状态

参数

初步对比分析谱线偏移计算光谱匹配计算

综合对比分析

光谱定标工作流程


133

5.5.1.1.4.4 闪电成像仪定标

闪电成像仪 LMI 定标，按照仪器在轨运行任务时间表，在轨有三种主要工

作模式，即闪电探测模式、地标观测模式和程序上注模式。其定标工作流程如下

图所示：


134

5.5.1.2 非实时工作模式

非实时业务工作模式，是对时效性不高的并且输出结果不影响当次观测 L1

产品生成的工作模式。非实时业务工作模式包括了：

替代定标；

定标真实性检验。

5.5.1.2.1 替代定标

5.5.1.2.1.1 太阳反射波段替代定标

太阳反射波段替代定标，包括六种方法以并行结构的方式执行替代定标任

务。这六种方法分别是基于外场试验的场地定标、基于全自动观测的场地定标、

基于多目标的辐射定标、基于同时星下点观测的交叉定标、基于光路匹配的交叉

定标和基于稳定深对流目标的辐射定标。太阳反射波段替代定标所需要的数据支

撑来源于 AGRI 定标预处理分系统与定标真实性检验分系统。6 个替代定标方法

所获得的结果，向定标真实性检验分系统输出定标结果。

其工作流程如下图所示：


135

基于外场试验的场地定标

基于深对流云的辐射定标

基于多目标的辐射定标

基于S

NO

交叉定标

基于R

ay Match

的交叉定标



基于全自动观测的场地定标

太阳反射波段替代定标分系统

5.5.1.2.1.2 热发射波段替代定标

热红外发射波段替代定标，主要功能是提供对 AGRI 和 GIIRS 中长波红外通

道独立于星上定标的其他替代定标手段，获取定标结果。发射波段替代定标包括

场地定标和交叉定标。

其具体工作流程见下图所示：


136

基于外场试验的场地定标

基于G

EO

-LE

O

的在轨交叉定标

基于G

EO

-GE

O

的在轨交叉定标

基于全自动观测的场地定标



GIIRS定标预处理分系统


137

5.5.1.2.2 定标真实性检验

定标真实性检验是对风云四号科研试验卫星载荷的在轨辐射定标质量监控、

评估以及定标更新决策的支撑系统。

定标质量检验分系统针对多通道扫描成像辐射计（AGRI，简称成像仪）和

干涉式大气垂直探测仪（GIIRS，简称探测仪），在其整个生命周期内，利用多种

手段对太阳反射波段和发射波段的各种辐射定标结果进行持续的辐射定标质量

检验，进而实现综合定标的决策。

为支撑持续的定标与真实性检验，将在陆地（敦煌）、高原湖泊（纳木错）

和海洋（如南海）等区域，基于现有的台站基础，重点进行定标检验自动化观测

能力建设（具体方案参见野外自动观测子系统）。

其具体工作流程如下图所示：

计算机网络系统


数据服务系统Internet

各种外部数据FY-4 L1数据(历史)

FY-4 L2产品

二级调度与检测分系统

探测仪定标预处理分

系统

指令

L1数据、定标和状态监测结果

定标更新决策

运行状态

VNIR替代定标分系统

替代定标

结果,

中间结果

成像仪定标预处理分

系统

定标更新决策

L1数据、定标和状态监测结果

IR替代定标分系统

替代定标

结果，

中间结果


定标检验结果

定标更新决策

仿真与重处理分系统

定标更新决策

闪电仪定标预处理分

系统

L1检验结果

状态监测结果

闪电产品

外

部

数

据


138

5.5.2 人机交互工作模式

正常情况下，CVS 系统根据任务时间表对业务进行自动调度管理。但是，

当业务运行各类配置参数发生变化、数据需要重新处理以及算法有优化时，需要

采用人机交互方式进行相关配置。配置的相关任务不同，人机交互工作模式也略

有不同。

5.5.2.1 仿真运行模式

当业务运行各类配置参数发生变化，或算法有新的调整时，需要对相关配置

参数和模块进行重置，此时需要人工干预，通过人机交互选项选定对应作业及环

境等，进行相应算法的仿真。其运行模式如下图：

科学/工程责任人

数据收集

实时业务数据

仿真模拟数据

修改配置参数

优化仿真算法

仿真控制终端

启动

制定仿真调度计划

仿真算法包装仿真算法运行

满足仿真结果要求

否

是业务仿真引擎调动显示查看

5.5.2.2 L1 级数据再处理模式

当业务数据处理出现异常，或处理批量历史性数据时，需要对数据做批量的

重处理或单个数据的再处理，此时需要进行人工干预，通过人机交互选项选定重

处理数据的时间、处理范围等，进行数据的重处理任务。其处理模式如下图：


139


再处理调度流程编辑生成

启动

再处理调度流程和数据监视显示

再处理调度再处理运行模

块运行调度令

查看

再处理流程配置文件生成

历史性数据

需再处理业务数据

L1级数据产品

运行状态

生成

再处理数据输入

CNAS 业务应用软件（CROSS）技术功能规格书

140

5.5.2.3 定标再处理模式

当使用人员的特定需求发生改变时，需要对业务运行的各类配置参数或定标

算法进行新的调整或重置，此时需要人工干预，通过人机交互选项选定相应的定

标再处理作业等，进行相应定标流程的再处理任务。其处理模式如下图：


定标再处理数据输入

修改定标配置参数

调整定标算法

启动

定标再处理调度流程编辑生

成

定标再处理作业运行

满足特定需求

否

是

再处理流程配置文件

生成

查看

再处理调度定标再处理

运行调度

定标结果

运行状态

再处理调度流程和数据监视显示

5.5.3 与其他系统关系

CVS 系统从 DTS 系统、MCS 系统和 NRS 系统三个系统，获取 CVS 定标业

务运行需要的各种输入文件，经过 CVS 定标的不同业务模式、不同载荷的定标

处理，生成 L1 级产品数据和广播数据，以及各种返回状态信息等，返回给 MCS

系统进行存档和广播，并通过 MCS 系统的终端屏幕显示 CVS 系统的流程监控、

数据显示和返回状态信息监控等。

其关系展示图如下图所示：


141

CVS系统

MCSDTS

NRS PGS

TCP/IP

观测数据

文件

L1A数据

文件 L1级数据产品

文件

L1级数据产品

广播数据

时间表

调度令

监视屏状态信息

流程状态和返回信息监视

L1数据产品展示

主控台


142

5.6 设计约束

本节应指明 CVS 设计时必须考虑的约束条件。主要包括研制方法，偶发异

常事件处理和设计余量（CPU、磁盘）等。

5.6.1 运行环境

5.6.1.1 硬件环境

CVS 系统的硬件环境如下图所示。


143

图例

管理网业务网

主机系统

高可靠资源层

高端存储资源池中低端存储

资源池化

FC-SAN FC-SAN

存储系统

文件系统/心跳网

核心网

高性能资源层

工作站刀片资源池高性能小机资源池

核心业务存储系统

高端SAN存储系统 1套

(外部共享作为镜像)

容量：1100TB

关键数据镜像

磁盘分层技术

CVS业务存储系统

中低端SAN存储系统 2套

容量：230TB

存储虚拟化

百兆链路

千兆光纤

千兆铜缆

万兆光纤

8GB 光纤

广域网线路

IB线路

心跳线

卫星数通

主机总计：

小型机 7台

刀片集群 1套

X86服务器 4台

工作站 4 台

L1数据生成服务器

小型机

2 台

存储系统总计：

高端存储系统 1套

中低端存储系统 2套

40GB 光

纤

IB互联

数据支撑系统

外网及DMZ

外网及DMZ

web发布服务器 1 台

数据代理服务器 1 台

(共享)

国际数据交换

与数据发布

中低端存储系统

1套 50T

FC-SAN

DMZ存储

核心交换机

双机虚拟化

接入交换机

双机虚拟化

核心40Gb互联管理交换机文件系统交换机业务交换机

主业务服务器

小型机

2台

仿真与重处理

小型机

1 台（共享）

仿真与定标检验

集群

1套

地基对月实

验数据处理

工作站

2 台

替代定标

小型机

2 台

DCP数据接

收与处理

PC服务器

2 台

CVS应用调

试工作站

2台

与外部系统共享存储资

源实现存储镜像

图 5-1CVS 系统硬件环境


144

CVS 系统硬件包括主机系统和存储系统。各种硬件设备按照需求分别接入

CVS 系统设计和维护的业务网络、管理网络和文件系统与心跳监测网络，如下

图所示。

1) 主机系统包括：高可靠资源层和高性能资源层。高可靠资源层设备是为要求

可靠性高的实时业务软件系统提供部署平台，其硬件选用双机或者多机高可

用小型机系统 IBM，应用于 AGRI、GIIRS 和 LMI 定标预处理分系统、VNIR

和 TIR 替代定标处理系统；高性能资源层是为要求计算性能高的软件提供部

署平台，其硬件选用独立的小型机、X86 集群、PC 服务器和工作站，应用

于仿真与再处理系统、定标真实性检验和信息发布平台部署。其中，负责在

外网收集数据的代理服务器部署在 DMZ 区。

2) 存储系统包括：三个盘阵和两台 SAN 光纤交换机。其中包括：1 台存储容量

为 1100TB 的高性能盘阵，用于存储实时业务中的关键业务数据；1 台容量

为 230TB 的中等性能盘阵，用于存储非实时业务数据；1 台容量为 50TB 的

中等性能盘阵，作为外网数据代理服务器的存储使用。

3) 主机系统的网络连接情况如下表所示。


145

表 5-1 CVS 主机系统的网络连接

设备名千兆互联万兆互联 IB 互联

数量用途类型区域数量用途类型区域数量用途

CVS 主业务服务器

（2 台*2 分区）

16 HA心跳、GPFS握手、

设备管理

业务区

8 业务数据

交换

业务区

L1 数据生成服务器

（2 台*2 分区）


设备管理

业务区

8 数据交换业务区

替代定标服务器（2

台*2 分区）


设备管理

业务区 8 数据交换业务区

仿真与再处理服务器

（1 台*2 分区）


设备管理

业务区 4 数据交换业务区

定标检验集群（1 套） 8 GPFS 握手、设备管理业务区 8 数据交换业务区集群部署集群内部数据交换

对月定标处理服务器

（2 台）

4 数据交换、GPFS 握手

设备管理

业务区

DCP 处理服务器

（2 台）

4 数据交换、GPFS 握

手、设备管理

业务区

Web 发布服务器

（1 台）

2 数据交换、设备管理业务区

外网数据代理服务器

（1 台）

2 数据交换、设备管理业务区

DMZ 区


146

5.6.1.2 软件环境

1) 操作系统：CVS 系统基于 UNIX 系统/LINUX 系统设计，所有服务器安

装相同版本的 UNIX/LINUX 操作系统，配置 C/C++、Fortran 等程序设

计语言与开发工具。

2) 数据库系统：CVS 系统使用关系型数据库记录调度信息，数据库平台满

足以下基本要求：

支持流行的软硬件平台（小型机及 UNIX 操作系统环境、PC 服务器

及 Windows 操作系统环境）；

支持客户机/服务器技术、浏览器/服务器技术；

支持异种数据库的互连（与现有业务系统中的数据库系统如 SQL、

Sybase），平滑实现数据的互操作。

支持大量的联机用户并发操作；

具有 C2 级以上数据安全控制机制和权限控制，支持多种数据备份

方式；

支持多种数据库开发机制，具有开发三层结构、客户/服务器结构应

用的工具；

具有在线备份和在线恢复功能。

利用数据库连接件，与流行的关系型数据库协同工作。考虑到性能、

应用广度等因素，还将配置相应的应用服务器与开发工具等软件。

3) 文件系统共享软件：采用数据共享软件实现文件的共享，是实现真正意

义的负载平衡的基础，也是实现主动式/主动式高可用结构的基础。

4) 群集系统负载平衡：当群集系统实现数据文件共享后，能够让所有客户

和处理作业透明地使用网络中的主要计算资源，把分布式系统中计算资

源统一管理，使整个网络系统变成单一的虚拟主机或超级计算机，提高

处理时效，有效利用计算资源。

5.6.1.3 支持版本

CVS 系统的软件均要求支持 Unix 和 Linux 两个平台，需维护 Unix 和 Linux

两套版本。为了 CVS 系统的程序在两个平台下能够无缝切换，并保证系统运行


147

的一致性和正确性，需要在操作系统、编译器、数据库方面均安装 Unix 和 Linux

的基本环境支持的版本。

为了实现 Unix 和 Linux 两套版本程序的运行一致性和无缝切换，需要对 C、

C++、Fortran 程序做相应的适应性改造，包括移植、字节序设置、资源调整等相

关的改造。

5.6.2 网络发布平台标准

5.6.3 研制方法

要求严格按照《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件工程技术

规范》的软件工程化方法进行。

5.6.4 偶发事件处理

对供电系统等引起的计算机和网络系统的偶发中断，要有得当的处理步骤和

处理方法，确保关键数据的存储。

5.6.5 设计余量

对处理机、网络及存贮资源的使用在设计时应留有 30%以上的余量。

5.6.6 软件设计要求

按照风云四号地面应用系统工程的数据格式标准、运行环境标准、编程语言

标准、软件模块化标准进行软件设计和实现。

1）软件工程化的要求。一方面，对软件性能进行优化，使之合理使用系统

资源；另一方面，按风云四号地面应用系统工程软件工程要求，实现软件结构模

块化，同时提供必要的软件注释和模块注释，提供执行日志、执行返回信息以便

于执行过程跟踪，完善全部软件工程化文档。

2）软件工程化的设计。实现从系统设计、软件需求分析、概要设计、详细

设计、软件设计到软件测试和系统集成等多个阶段的严格控制，为软件的正确性

和质量提供保障。

3）数据格式规则：规定静态数据、动态输入/输出数据以及内部生成数据的


148

逻辑结构，列出这些数据的清单，说明对数据元素的约束。建立数据字典，阐明

数据来源、处理及目的地。包括数据使用的一致性、精度控制、属性控制、数据

运算范围控制、全局数据的使用、合理性检查。

4）模块化规则。软件模块遵循的模块化规则来自一些程序设计的模块化质

量准则、目标模块的简单性或单一性，即在各模块中不再有任何内容相同的处理

（过程）,每个软件单元的源代码最多不应超过 200 行，一般不超过 100 行。

5）容错规则。尽可能对错误情况进行判识，并给出报告。检查输入参数的

可用性、资源的可用性、系统过程与系统服务、其它操作的调用成功与否、数据

的可用性等。程序应能判别错误的性质，根据不同情况，按统一格式给出报告。

在 UNIX 系统上的软件开发，应借助于消息定义设施来统一错误报告的格式。

5.7 质量要求

CVS 系统，充分考虑性能要求及软件质量要求，在按照资料处理与产品生

成基本逻辑流程进行作业调度的前提下，最大限度的利用系统的 CPU、内存、

磁盘资源，根据时效要求，确保产品生成、分发等任务的按时或提前完成。

5.7.1 实时性要求

在执行连续不间断的持续定标业务期间，必须保证在规定的时延内及时获

取、处理下行的载荷数据，即时生成满足精度和时效要求的定标和定位产品，并

向信息处理分系统和任务管控分系统分发，以便其完成后续的数据处理。因此要

求相关的软件子系统或功能必须 24 小时连续工作，具备以下要求：

1) 资料获取时效。

2) 产品分发时效。

3) 外网数据及产品获取时效。

5.7.2 功能性要求

见 5.1、5.2 和 5.3 CVS 的任务要求。


149

5.7.3 可靠性要求

CVS 作为 FY-4 卫星地面应用系统中的关键系统之一，要求构建高效、全自

动，无系统硬件、软件和应用软件单点故障，不宕机的国家级气象卫星资料处理

系统。支持 CVS 处理任务的高可靠、高可用方式，故障处理及多机切换功能是

确保系统稳定可靠工作的关键，故障和异常信息的收集，是进行故障智能化分析

和切换处理方案的基础。为实现全系统 24 小时高度自动化运行，该系统具备多

套异常处理方法和切换方案，实现故障分级、可追溯的监察机制。

5.7.4 可扩展性和易维护性

风云四号地面应用系统工程将是一项长期的工程任务，因此 CVS 应具有较

好的可扩展性，为进一步的扩充和改造提供方便。除了要求 CVS 软件本身具有

良好的维护性外，还应当拥有离线的维护环境，以便在不影响正常业务的情况下

进行软件的维护工作。对软件设计的要求应包括软件的易分析性、稳定性和易测

试性。

5.7.5 易用性

在日常的业务运行中，CVS 每天 24 小时不间断的自动运行，除每日少量的

配置参数需要修改之外，所有功能软件均无需人工干预。运行操作人员仅在系统

报警提示的情况下，进行必要的人工干预和故障维修。所有的故障状态和信息都

应自动记录和存储，便于事后的故障对策分析。同时为便于操作人员的人工干预，

应提供直观、方便的操作界面。即易用性要求主要包括以下几个方面：

友好的人机交互接口，提供全流程全要素的可视化监控功能；

高效自动、稳定可靠的业务运行操作规程；

快捷准确的用户导航和易理解用户手册与运行信息；

全面的离线维护与技术支持功能。

5.7.6 可移植性要求

CVS 要求具备软件的的适应性、易安装性、易替换性等几个方面测试要求。

尽量少使用或不使用某一系统独有的特性，以便于软件的移植。


150

5.7.7 安全性要求

CVS 软件的安全性是必须考虑的重要质量特性之一，包含二个方面的含义：

1) 系统的安全保证性。CVS 软件成份不会由于自身的故障或失效导致应用

系统的其它成份相继失效甚至崩溃的特性（典型例子：不正常地持续占用大量

CPU、内存、I/O 等计算机资源，导致系统的其它成分无法运行）。显然，该特性

将影响整个应用系统的可靠性。为此，必须明确规定 CVS 所有业务软件运行故

障和计算结果失效的判定依据和处理准则，并制定完整的故障隔离、规避和恢复

策略，以便 SOCC 能够完成系统级的容错处理，确保全系统其它业务软件运行的

正常与安全。

2) 自身的安全保全性，及防止系统其它成份非法访问 CVS 软件成份的特

性。明确规定 CVS 软件的输入有效的判定依据和处理准则，以便 CVS 能够完成

自己的容错处理，确保不会由于非法的访问和输入导致 CVS 业务软件出现不可

预知或不可控的状态（不正常地持续占用大量 CPU、内存、I/O 等计算机资源）。

开发方应为用户编写 CVS 软件的《安全性维护指南》可能导致系统崩溃、

死机，危及应用系统其它软硬件设备安全的危险状态及其进入条件；说明相应的

危险规避和／或恢复指南。

5.7.8 规范性要求

CVS 的软件规范应按照《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软

件工程技术规范》实施。承制方必须制定详细的软件质量保证计划，并在有关各

方商定的里程碑处接受正式的外部（包括甲方和/或甲方委托的第三方）监理或

评审。

承制方应按照《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件工程技术

规范》的要求，对 CVS 的所有正式产品（包括文档、程序源代码和数据）进行

有效的控制和管理。


151

5.8 测试要求

5.8.1 第三方测评

5.8.2 被测试对象

被测试对象以软件部件为最小单位。

5.8.3 测试方法

本项目针对软件产品的测试方法与要求是：

1) 软件单元级的集成与验证：采用“白盒法”进行单元级的集成与验证测试。

要求语句覆盖率要达到 100％。

2) 软件部件／配置项级的集成与验证：采用“灰盒法” （功能的验证用“黑

盒法”，接口及异常处理的验证用“白盒法”）进行部件／配置项级的集成与验证

测试。要求软件部件／配置项级的功能、接口及异常处理覆盖率要达到 100％。

3) 系统综合测试与确认：采用实物、半实物仿真环境下的“黑盒法”，进行

系统级（包括软硬件）的确认测试和联调演示。要求系统级的功能（包括各种工

作模式及其软硬件设备的自动运行、所有操作员接口命令的处理与执行、运行于

执行结果的记录等等）、接口及异常处理覆盖率要达到 100％。

5.8.4 定量测试要求

测试应达到软件功能的定性、定量要求，按论证需要，对 CVS 进行第三方

测试或进行仿真环境试验。

5.8.5 软件测试记录要求

软件测试过程中必须做好记录。内容要求是：

1) 测试用例名称和项目唯一标识

2) 测试目的（说明测试被测试对象的什么特性）

3) 初始化（执行测试之前的软、硬件准备工作）

4) 操作步骤（执行测试时，实际操作的步骤）

5) 测试输入（与“软件测试说明”中的测试输入应保持一致）


152

6) 期望测试结果（与“软件测试说明”中的期望测试结果应保持一致）

7) 评估测试结果的标准（与“软件测试说明”中的评估测试结果的标准保

持一致）

8) 实际测试结果

9) 测试结论

10) 测试人员

11) 测试时间

5.8.6 软件测试组织要求

除单元测试外，其它各级测试应以独立的测试人员或组织为主进行。

5.9 文档要求

CVS 完成内容包括：各类文档、软件源程序和可执行代码。

5.9.1 文档

本项目验收时开发方可根据本软件系统的安全性关键等级和规模等级，按

《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件工程技术规范》确定的取舍

与合并原则，产生并交付下列文档：

1) 全套软件工程文档（包括：软件开发计划、软件质量保证计划、需求规

格说明书、接口需求和设计文档、概要设计说明书、数据库设计说明、

详细设计说明书、软件/需求修改报告、项目开发总结报告）。

2) 软件测试报告（测试计划（含测试案例）、说明和测试分析报告（含测试

记录））。

3) 软件用户手册（技术手册和操作说明手册、以及程序员手册（含二次开

发接口说明））。

5.9.2 软件程序

本项目验收时应交付的软件程序包括：

1) 系统安装／配置软件包：以 CD-ROM 介质提供，内容包括软件的可执


153

行映象文件、缺省参数配置文件和系统的可执行映象安装与配置脚本

等。

2) 系统构造／发布软件包：以 CD-ROM 介质提供。内容包括软件的源程

序代码、初始化数据、编译连接过程、系统安装／配置软件包构造／

发布脚本等。

5.10 管理要求

5.10.1 关键等级

根据 CVS 的任务性质和功能要求，其关键等级暂定为：C 级。相应的项目

管理和质量控制标准应按照《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件

工程技术规范》中的有关规定执行。

5.10.2 管理机构

CVS 开发项目的管理机构是：

主管单位：国家卫星气象中心；

保障单位：国家卫星气象中心；

开发单位：待定；

用户单位：国家卫星气象中心。

5.10.3 开发进度

本软件系统的研制要求完全按软件工程的方法和过程实施，其研制过程主要

包括需求分析、概要设计、详细设计与编码调试、测试与系统集成四个阶段，总

的进度要求是：2016.3.1 完成软件研制，并参加联调联试。任务下达（合同签署）

后各阶段的进度要求如下表所示。


154

序号开发阶段具体过程时间进度时间要求（合同签

署后）基本要求备注

一软件基本

功能实现

需求分析 2 个月

2016 年 6 月

提交软件需求阶段应提交的各类文档，通

过评审。需求分析包括所有软件功能的分

析

基本功

能：L1

级数据

生成和

业务定

标

概要设计 2 个月

提交概要设计应提交的各类文档，提供客

户端原型设计，通过评审。概要设计包括

所有软件功能的设计

详细设计与编

码调试 6 个月

完成详细设计、程序编码、调试和单元测

试。

测试与系统集

成 2 个月

完成系统功能确认测试、系统应用集成，

并通过初步验收，为应用系统联调做好准

备

全系统联调 2 个月一阶段软件功能参加全系统联调

二在轨测试 12 个月 2017 年 6 月完成各项定标功能，完成再处理功能

三在轨运行与验收 10 个月 2018 年 5 月完成定标检验与分析功能和定标信息发

布平台


155

5.10.4 质量保证

CVS 的软件质量保证活动应贯穿软件开发的各个控制节点，并按照《计算

机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件工程技术规范》实施。承制方必须

制定详细的软件质量保证计划，并在有关各方商定的里程碑处接受正式的外部

（包括甲方和/或甲方委托的第三方）监理或评审。

5.10.5 软件配置管理

承制方应按照《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件工程技术

规范》的要求，对 CVS 的所有正式产品（包括文档、程序源代码和数据）进行

有效的控制和管理。

5.11 外部评审要求

CVS 开发生命周期内至少应进行下述几个阶段的外部评审：

1) 软件需求分析。

2) 软件概要设计。

3) 软件关键设计。

4) 集成与验证测试及确认与验收测试就绪评审。

5) 确认与验收评审。

6 验收与交付

CVS 的验收和交付按照《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软

件工程技术规范》的要求执行。

6.1 完成形式和交付内容

CVS 的设计，按照《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件工

程技术规范》进行。软件设计者应认真编写设计文档并进行严格的技术评审，只

有在上一阶段经过评审验收后，方可转入下一阶段。


156

CVS 的完成内容包括：各类文档、软件源代码和可执行代码。

6.1.1 文档

按照 5.9 的要求，交付任务书规定的文档，并应严格按照软件工程技术规范，

及时进行必要的维护和版本更新，以确保其文实相符，文文一致。所交付的文档

应以电子方式和硬拷贝方式各提供 3 份。

6.1.2 软件程序

应交付的软件程序包括：

可执行代码：以 CD-ROM 介质提供与文档相符的执行代码，支持软件，

测试工具，负责进行系统安装及客户化工作；

源程序代码：与文档相符的源程序模块、头文件、编译连接过程文件、

系统安装过程脚本（或控制文件），以 CD-ROM 介质、印刷载体同时提

供各两份。

6.1.3 系统联调

CVS 开发完成并进行测试后，参加应用系统联调。

6.1.4 用户培训

对本系统直接用户进行系统安装、维护管理、操作使用等方面的技术培训。

培训采取集中方式，地点在国家卫星气象中心。人员培训的初步安排：

技术培训：1 个月；

操作培训：3 星期。

6.1.4.1 业务运行操作人员培训目标

掌握 CVS 人机交互界面操作和监视的方法。

6.1.4.2 系统维护人员培训目标

掌握 CVS 提供的所有功能，实施业务运行管理；掌握故障分析和解决方法；


157

掌握处理流程和处理方法。

6.2 软件验收过程

CVS 软件在交付使用之前，必须履行软件产品验收过程。软件验收必须遵

守《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件工程技术规范》的规定，

履行正式手续，遵守以下工作步骤：

1) 提出软件验收申请；

2) 制定软件验收计划；

3) 成立软件验收委员会；

4) 进行软件验收测试和配置审计；

5) 进行软件验收评审；

6) 形成软件验收报告；

7) 移交软件产品。

6.3 软件验收准则

CVS 的验收准则是：

软件产品符合任务书规定的全部功能和质量要求；

软件均须通过《计算机软件工程规范国家标准》或《总装备部软件工程

技术规范》所要求的各项测试；

文档齐全，符合任务书要求及有关标准的规定；

文档和文档一致，程序和文档相符；

承制方提交软件质量评测报告；

提交配置管理报告。

6.4 验收运行环境

本软件任务书的指定软件运行环境作为验收运行环境。验收地点在中国气象

局国家卫星气象中心。


158

6.5 服务范围

承制方提供的服务范围包括：

开发阶段：

协助进行 CVS 总体技术协调；

协助进行 CVS 运行设备集成。

实施阶段：

CVS 的安装、调试和相关技术支持；

系统综合测试与联调和相关技术支持。

运行阶段：

运行支持和相关用户培训；

即时响应故障维护需求，并针对故障进行技术支持和用户培训等。

6.6 软件移交

软件产品验收通过后，承制方必须按验收评审意见，做好后续工作，并在得

到验收委员会或其指定人员认可后，按合同书要求，将软件产品移交给交办方。

具体要求如下：

1) 交接双方应按验收大纲的要求做好移交/接收的准备工作，成立相应的组

织，指定软件产品交接的负责人；

2) 承制方根据合同规定提出软件产品移交项目清单，在验收委员会的审定

与监督下，逐项核实并移交给交办方。移交结束后形成产品移交文件，

并由双方签署完整的移交项目清单。该文件应包括以下内容：

移交项目的名称、数量和装载媒体等的详细说明；

移交的时间，地点；

交接负责人签名。


159

7 维护

7.1 软件保障

在软件移交完成之后，承制方必须按合同书规定继续做好软件运行期间的支

持工作。交办方负责进行其它各项必要的软件保障。承制方提供三年的免费保修，

并负责免费修正软件本身的缺陷。

7.1.1 承制方的责任

按合同对软件保障期内承制方责任的规定进行，主要工作是：

承制方应在任务书规定的支持环境下完成软件的安装和检查；

承制方提供的代码，应支持在任务书规定的支持环境下的重新生成和维

护；

承制方应按任务书规定向交办方提供保证软件正常运行的培训和其它

服务；

承制方应按任务书规定帮助用户解决软件使用过程中遇到的技术问题。

7.1.2 交办方的责任

按合同对软件保障期内交办方责任的规定进行，主要工作是：

建立适当的使用组织，配置合适的人员，明确各种人员的职责；

组织参加各种培训，使有关人员具备必要的知识和技能；

为软件的正常运行和维护提供必需的环境和资源；

建立合理有效的软件使用规程、管理办法，特别是配置管理办法和问题

报告办法；

记录并收集软件使用中的有关数据，特别是软件失效数据。

附件 1：CVS 系统接口控制文件


160

编号数据名称传输方向传输方式数据量传输频次备注

1. 成像仪漫反射定标数据 DTS CVS 消息中间件通信

2. 成像仪黑体数据+冷空间数据 DTS CVS 消息中间件通信

3. 成像仪全圆盘 L0 数据 DTS CVS 消息中间件通信

4. 成像仪区域扫描 L0 数据 DTS CVS 消息中间件通信

5. 成像仪北/南半球 L0 数据 DTS CVS 消息中间件通信

6. 成像仪月球观测 L0 数据 DTS CVS FTP 文件传输/SAN

7. 成像仪恒星观测数据 DTS CVS FTP 文件传输/SAN

8. 干涉仪可见光对地观测数据 DTS CVS 消息中间件通信

9. 干涉仪可见光恒星观测数据 DTS CVS 消息中间件通信

10. 干涉仪可见光对月观测数据 DTS CVS 消息中间件通信

11. 干涉仪可见光黑体观测 DTS CVS FTP 文件传输/SAN

12.

干涉仪可见光地面激光光谱定

标和地理定位 DTS CVS FTP 文件传输/SAN


161


13.

干涉仪可见光晴空大气光谱定

标探测 DTS CVS FTP 文件传输/SAN

14. 干涉仪红外区域观测（A/B） DTS CVS FTP 文件传输/SAN

15. 干涉仪红外恒星观测（A/B） DTS CVS FTP 文件传输/SAN

16. 干涉仪红外对月观测（A/B） DTS CVS FTP 文件传输/SAN

17. 干涉仪红外黑体观测（A/B） DTS CVS FTP 文件传输/SAN

18.

干涉仪红外地面激光光谱定标

和地理定位 DTS CVS FTP 文件传输/SAN

19.

干涉仪红外晴空大气光谱定标

探测 DTS CVS FTP 文件传输/SAN

20. 成像仪实时广播数据(F) CVS DTS FTP 文件传输/SAN

21. 干涉仪光谱图 L1C 数据广播 CVS DTS FTP 文件传输/SAN

22. 1 分钟闪电快视图 CVS DTS FTP 文件传输/SAN

23. 任务时间表 MCSCVS FTP 文件传输/SAN 1M/个

1 次/日(定时)

更新调度令（实时）

包含卫星平台、成

像仪、探测仪、闪


162


电仪，轨道确定，

每日 0 时定时生

成和发送，同时发

送调度令，临时更

新以调度令通知。

24. 公用系统参数 MCSCVS 数据库 <1M 不定时，调度令更

新

已调度令通知更

新

25. 调度命令信息 MCSCVS 消息中间件通信 <1K 实时，根据调度需

求

MCS向NRS发送

调度命令

26. 调度命令应答信息 MCSCVS 消息中间件通信 <1K 实时，根据调度令

响应

NRS收到MCS的

调度命令后，立即

返回命令信息，确

认收到；

27. 卫星遥测数据 MCSCVS 消息中间件通信 1K/0.5s 实时以 DTS 解码后原

包实时转发


163


28. 干涉仪 2s 遥测数据包 MCSCVS 消息中间件通信 <1k/S 实时

29. 成像仪 2s 遥测数据包 MCSCVS 消息中间件通信 <1k/S 实时

30. 轨道参数文件 MCSCVS FTP 文件传输/SAN

100M/30 分

钟 30 分钟

正常情况 30 分钟

传送一次，可人工

传送；

31. 辅助数据 MCSCVS FTP 文件传输/SAN

32. CVS 传输对帐单 CVSMCS FTP 文件传输 100K/日

1 次/日(定时)

根据时间表更新调

度令实时更新

33. 成像仪定标数据 CVSMCS FTP 文件传输

34. 成像仪 L1C 数据 CVSMCS FTP 文件传输

35. 成像仪投影图像产品 CVSMCS FTP 文件传输

36. 干涉仪光谱图 L1C 存档数据 CVSMCS FTP 文件传输


164


37. 干涉仪月球观测 L1C 存档数据 CVSMCS FTP 文件传输

38. 干涉仪可见光图像 CVSMCS FTP 文件传输

39. 干涉仪红外恒星光谱图 CVSMCS FTP 文件传输

40. 干涉仪定标存档数据 CVSMCS FTP 文件传输

41. 闪电事件数据 L1C CVSMCS FTP 文件传输

42. 闪电背景 L1C 数据 CVSMCS FTP 文件传输

43. 闪电定标数据 CVSMCS FTP 文件传输

44. CVS 系统运行状态 CVSMCS 消息中间件通信 10K/s 实时

45. CVS 任务运行状态 CVSMCS 消息中间件通信 10K/s 实时

46. 成像仪全圆盘重采样后的数据

S NRS CVS 消息中间件通信

47. 成像仪区域重采样后的数据 S NRS CVS 消息中间件通信

48. 成像仪北/南半球重采样后的 NRS CVS 消息中间件通信


165


数据 S

49. 成像仪月球观测重采样后的数

据 F

NRS CVS FTP 文件传输/SAN

50.

成像仪全圆盘、区域、北/南半

球定位辅助信息（天顶角、方

位角等）S

NRS CVS 消息中间件通信

51. 成像仪月球预报所需信息（F） NRS CVS FTP 文件传输/SAN

52. 成像仪归一化表/定标表(F) CVS NRS FTP 文件传输/SAN

53. 探测仪红外每个像素的经纬度 NRS CVS FTP 文件传输/SAN

54. 探测仪可见光每个像素经纬度 NRS CVS FTP 文件传输/SAN

55. 海陆模板 NRS CVS FTP 文件传输/SAN

56. 探测仪可见光对地观测处理 NRS CVS FTP 文件传输/SAN

57. 探测仪定位信息标识 NRS CVS FTP 文件传输/SAN


166


58. 探测仪地表高度 NRS CVS FTP 文件传输/SAN

59. 探测仪地表类型 NRS CVS FTP 文件传输/SAN

60. 探测仪可见光归一化表 CVS NRS FTP 文件传输/SAN

61. 探测仪可见光盲元表 CVS NRS FTP 文件传输/SAN

62. 探测仪红外光谱积分图 CVS NRS FTP 文件传输/SAN

63. 探测仪地基激光光谱图 CVS NRS FTP 文件传输/SAN

64. 探测仪红外恒星光谱图 CVS NRS FTP 文件传输/SAN

65. 闪电原始数据 L1A NRS CVS FTP 文件传输/SAN

66. 闪电事件数据 L1A NRS CVS FTP 文件传输/SAN

67. 地标观测数据 L1A NRS CVS FTP 文件传输/SAN

68. 闪电归一化表（实验室） CVS NRS FTP 文件传输/SAN

69. 闪电盲元表 CVS NRS FTP 文件传输/SAN


167


70. 成像仪红外 L1C 数据 CVS PGS FTP 文件传输/SAN

71. 成像仪可见光 L1C 数据 CVS PGS FTP 文件传输/SAN

72. 探测仪红外数据 L1C CVS PGS FTP 文件传输/SAN

73. 探测仪可见光数据 L1C CVS PGS FTP 文件传输/SAN

74. 闪电事件数据 L1C CVS PGS FTP 文件传输/SAN

75. 闪电背景 L1C 数据 CVS PGS FTP 文件传输/SAN

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fy-2(03p) cnas 任务书download.ccgp.gov.cn/oss/UploadFiles/File/附件2... · 1.3 文档概述...

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