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主题:聊聊传输型遥感卫星 -- 温雅颂

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          • 家园 全色,一般是指对全部人眼可见光的成像

            人眼可见光的光谱范围是大约 380nm 到 760nm。

            对光电器件而言,每个象素上接收到的光子数,并且能够有效转换成电能量的光子数,分布在这个光谱范围上。

            在整个可见光范围内如果不加区分其波长,那么就只有光子数量信息,由此而得一幅全色单通道图像。

            如果要区分其波长,有各种不同的方法。最常用的是按照人感知色彩的方式,分别感知红绿蓝三原色的强度成分,那么就得到了RGB彩色图像。

            也有多光谱成像,那么就是个光谱段分别感知,那么可以得到完全不同的信息。这个时候一般就不再对应为白光成像了,而是多光谱的分别成像。

            不管是三原色成像,还是多光谱成像,在相机那一头一般都采用光谱滤波的方式。这样也简单实效。但是可能空间分辨率会降低 ---- 取决于sensor前面的光学设计。

            通宝推:温雅颂,
        • 家园 我印象中只是RGB,但不确定。

          我前面说了,这里只聊原理,尽量不涉及具体参数,一来有些参数可能涉密,二来多年不用,我也不确定了。

      • 家园 《国家公敌》里那种间谍卫星实时监控地面的技术现在能达到吗
      • 家园 当年我们做实验就是等JB飞过的几分钟

        拿到星上的数据和地面测的光谱数据做校准...

      • 家园 有个问题

        你的图像数据量没有考虑压缩

        • 家园 压缩有两个大问题

          1,数据的实时高效压缩是个技术难题。技术上实时解压是没问题的,但是实时高效压缩压缩是很难的。

          2,高效压缩所带来的数据失真问题。这在以目标侦查为目的应用里边是不可容忍的。

          • 家园 第一个问题应该不算问题吧

            转一圈才有一个传递窗口呢。进入窗口以前压缩,窗口期内传递。

            压缩失真是个问题。可以用无损压缩,但压缩比就小了。这个问题最终归结到真实度和数据量的妥协。

            • 家园 说到底,这还是光学行业的问题

              搞电子的,以及搞计算机的,一般都倾向于后期的数据处理,恢复什么的。

              但是从光学的角度来说,如果没有先验的知识辅助的话,任何后期的数学处理,都是在一步步地减少信息。

              而原始信息的来源,是由光学系统提供的 ---> 看一个好的光学镜头/光学系统,对比不那么好的光学系统,真的是有天壤之别。

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              回到你的说法上去。这已经不是压缩的问题了。这是系统设计的问题。比如,数据采集的速率,数据存储的容量,数据传输的窗口期,数据压缩的质量/压缩比,数据传输的冗余率,等等等等。

              这不是一个压缩不压缩能够回答的问题。正如你所说的,无损压缩的压缩比不大。但是你要是理解,这个压缩比与有损压缩比起来可以忽略不计的话,就明白了为什么我要强调实时压缩的难度了:

              实时有损压缩不光难在时间上,还难在高效率压缩算法的运行时间不可预测上,或者是时间固定,但是压缩质量不可预测上。

              而无损压缩的比率,一般而言:能到1/2就不错了。

        • 家园 是的。

          实际情况必然要使用压缩技术,这样可以增加单位时间内的下传量。但这只是量变,不是质变,不会因为使用了压缩技术就能实现全球的全区域拍摄。

    • 家园 一,什么是传输型遥感卫星(上)

      首先,所谓“遥感”,指的是对目标或地区实施远距离监测,采用的手段一般包括可见光照相、多光谱照相、和雷达成像。早期的遥感卫星,使用的还是胶片作为图像记录介质,通过回收卫星的手段获得遥感信息,也就是人们常说的“返回式”卫星。

      使用胶片记录遥感图像,卫星的寿命一般都很短。一方面因为所携带的胶卷长度有限,一旦照满后,卫星继续留在轨道就没有意义;另一方面,人们也希望尽早收到对目标地区的遥感图像,尽早使用。

      中国的遥感卫星都是军民两用,基本上所有的遥感卫星,都有一个军事代号,称为“尖兵”系列。这不是军方公开承认的信息,但网上到处都可以搜到,这里就列出了全部尖兵系列的一部分参数。

      尖兵系列侦察卫星

      其中的一号、二号、和四号都是返回式,三号是传输型。返回式的寿命最短3天,最长27天。传输型的三号寿命则是两年。

      所谓的返回式卫星,真正返回地面的并不是卫星的全部,而是其中必须要回收的那部分。对于遥感卫星来说,回收的只是胶卷和保护胶卷的容器。卫星的太阳能电池、姿控火箭、星地通讯装置等设备,都不可能在重返大气层完整地保存下来。因此,即使是返回式卫星,返回后也就寿终正寝了。

      一般来说,卫星的制造费用要一亿多美元,发射费用约几千万美元。显然,使用回收卫星的方式实施遥感侦察,成本是非常昂贵的。因此,当数字成像和星地数据通讯技术成熟后,传输型遥感卫星大量取代返回式遥感卫星就是一个必然的趋势。

      世界上第一颗传输型遥感卫星,最初称为“地球资源卫星”,后来改称“陆地卫星”。陆地卫星1号发射于1972年,1978年停止工作,寿命5年半。陆地卫星5号发射于1984年,2011年出现了一些问题,但现在依然在轨工作。7号发射于1999年,03年扫描器出现问题,也依然在轨工作。

      某人说我不知道什么叫“寿命对比”,我无需分辨,只把这两种卫星的寿命列在这里,大家自然可以看出来,返回式寿命以天计,传输型以年计,二者差了至少两个数量级。

      传输型遥感卫星要想常年在轨,轨道就要比较高,这样受到空气的阻力小,需要保持轨道高度的燃料就少。显然,使用同样的照相机,轨道高的卫星分辨率就低,轨道低的分辨率高。陆地卫星作为传输型遥感卫星的先驱,其地面分辨率有几十米,用来做资源调查够用,用来做军用侦察显然远远不能满足需要。所以,在传输型遥感卫星出现以后,返回式遥感卫星依然有很大的需要。但随着传输型遥感卫星的分辨率逐步提高,目前已经超过了以前的返回式侦察卫星,完全可以满足军用侦察的需要,返回式遥感卫星也就越来越少使用了。

      那么返回式遥感卫星是否完全没有用武之地了呢?也不尽然。返回式在以下几种情况下还会使用:

      一,所侦察的目标需要更高分辨率的图像,传输型不能满足要求

      二,所侦察的目标需要更及时的图像,等不及传输型变轨

      三,所侦察的目标地区无法使用侦察机(有人或无人)

      显然,以米国现在的国力,对一般国家和地区,做一般高分辨率侦察可以用传输型遥感卫星(比如锁眼卫星),临时超高分辨率侦察可以用长航时远程无人侦察机,所以都不需要返回式侦察卫星。只有对中俄两国做紧急侦察时,无人机可能被打下来,传输型变轨来不及,才有可能需要临时发射返回式侦察卫星。

      (待续)

      通宝推:浣花岛主,mezhan,里海虎,铁手,云中飞,
      • 家园 是不是可以把传输式放在低轨来实现高分辨?

        这样一来,虽然比不上高轨道低分辨的寿命长,但至少比返回式的要长而且及时便利。

        或者说,是因为高分辨传输有带宽限制?

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