高分一号卫星

2013年4月26日在酒泉卫星发射基地发射的卫星

高分一号卫星是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，其主要目的是突破高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术，多载荷图像拼接融合技术，高精度高稳定度姿态控制技术，5-8年寿命高可靠低轨卫星技术，高分辨率数据处理与应用等关键技术，推动我国卫星工程水平的提升，提高我国高分辨率数据自给率。

卫星介绍

高分一号卫星由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院航天东方红卫星有限公司负责抓总研制。作为我国高分辨率对地观测系统的首发星，高分一号卫星肩负着我国民用高分辨率遥感数据实现国产化的使命，主要用户为国土资源部、农业部和环境保护部。该星的设计寿命为5-8年，突破了高时间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术，在分辨率和幅宽的综合指标上达到了目前国内外民用光学遥感卫星的领先水平。

2013年4月26日12点13分，长征二号丁运载火箭拖着赤红的火焰划破天际、直刺苍弯。约765秒后，星箭分离，我国高分辨率对地观测系统的首发星——高分一号卫星精准入轨，搭载的三颗国外微小卫星随后成功分离，我国首次一箭四星发射圆满成功。

2018年3月31日，高分一号02、03、04卫星是国家民用空间基础设施规划的首批业务化应用卫星，以“一箭三星”方式成功发射。是我国首个民用高分辨率光学业务星座，可用于国土资源调查、监测、监管与应急等主体业务，并可服务于环保、农业、林业、海洋、测绘等行业。中国遥感卫星地面站的密云站、喀什站、三亚站、昆明站和北极站负责承担这些卫星的数据接收任务。据悉，地面站未来还将陆续承担规划中的其他陆地观测卫星的数据接收任务。

卫星功能

高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的第一颗卫星，由中国航天科技集团公司所属空间技术研究院研制，主要用户为国土资源部、农业部、环境保护部和气象部门。

高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星，突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术，设计寿命5至8年。高分辨率对地观测系统工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》确定的16个重大专项之一，由国防科工局、总装备部牵头实施。

高分一号卫星发射成功后，能够为国土资源部门、农业部门、气象部门、环境保护部门提供高精度、宽范围的空间观测服务，在地理测绘、海洋和气候气象观测、水利和林业资源监测、城市和交通精细化管理，疫情评估与公共卫星应急、地球系统科学研究等领域发挥重要作用。

设计方案

卫星采用太阳同步轨道，整星立足于CAST2000小卫星平台进行改进升级，有效载荷包括2台高分辨率相机和4台中分辨率相机及配套的高速数传系统，设计寿命5-8年，具备每天8轨成像、侧摆35度成像能力，最长成像时间12分钟。

卫星采用对地三轴稳定方式，可实现每秒万分之五度指向稳定度能力。卫星具备中继测控能力。集成化的星务系统进行整星指令与数据的统一管理。

数据传输分系统采用K波段、点波束双极化传输方案。星上图像数据压缩采用全色3：1压缩，多光谱无损压缩，星上提供容量为1Tb的固态存储器，对地数传码速率为900Mbps。

卫星具备灵活的多任务工作模式，包括实时成像传输模式、成像记录模式、边记边回放模式、任意时刻回放模式及任意相机组合成像能力。

卫星结构主要采用铝蒙皮复合材料板，太阳翼基板由碳纤维加铝蜂窝材料制成。卫星热控采用以被动为主、主动热控为辅的方案，通过隔热、散热、等温化、加热设计以及相机独立热控来满足特殊设备的温差和温度稳定性要求。卫星采用“星敏感器+陀螺”联合定姿、动量轮“3正装+1斜装”的整星零动量控制方案实现卫星姿态对地定向、三轴稳定，并配置三个磁力矩器实现动量轮卸载；采用单组元阱推进系统实现姿态调整、初轨捕获、轨道维持等任务。卫星测控采用统一s波段测控体制，卫星定轨以GPS为主，采用中继测控功能，实现卫星境外测控功能。卫星采用分散供配电体制，太阳电池阵与蓄电池组联合供电方案。

高分一号卫星主要技术特点如下：

①单星上同时实现高分辨率与大幅宽的结合，2m高分辨率实现大于60km成像幅宽，16m分辨率实现大于800km成像幅宽，适应多种至间分辨率、多种光谱分辨率、多源遥感数据综合需求，满足不同应用要求；

②实现无地面控制点50m图像定位精度，满足用户精细化应用需求，达到国内同类卫星最高水平；

③在小卫星上实现2×450Mbp数据传输能力，满足大数据量应用需求，达到同类卫星规模最高水平；

④具备高的姿态指向精度和稳定度，姿态稳定度优于5e-4° /s，并具有35°侧摆成像能力，满足在轨遥感的灵活应用；

⑤全面提升卫星寿命，是我国首颗设计、考核寿命要求大于5年的低轨卫星；

⑥在国内民用小卫星上首次具备中继测控能力，可实现境外时段的测控与管理。

研制历程

高分一号卫星从2010年10月开始研制启动，进入工程预研阶段，完成整星方案设计，之后开始初样研制工作。2012年5月型号进入正样研制阶段。

2012年8月，整星正样产品齐套，整星状态测试开始。2012年9月-2013年1月，先后完成了卫星整星电性能测试、质量特性测试、电磁兼容试验、微振动试验、力学试验、软件固化落焊回归测试、热平衡、热真至试验；2013年2-3月，完成磁试验、老炼试验以及大系统接口试验，整星累计加电时间超过1100小时(最后100小时无故障)。2013年3月1-10日，完成出厂合板运输状态改装、状态确认及合板测试。

2013年3月20日，卫星运抵发射场，开始发射场测试。4月26日卫星发射。

截至2022年4月26日，高分一号卫星已在轨稳定运行九年，卫星状态良好，成像清晰，应用广泛。

设计创新

围绕遥感特点的卫星一体化设计技术

在成像链路设计上进行了紧密的一体化设计，包括成像与数传接口优化、指令编排、成像功能实现、数据压缩、格式编排及不同侧摆角下速高比计算、辅助数据编排等方面，充分利用整星定位、姿态、遥测、遥控等功能部件，围绕成像与数传建立完整的成像信息链路，完备成像指令、实现同步时间0.1毫秒的高精度时统及成像位置、姿态、姿态角速度、温度等一体化设计，确保好的成像质量。

开展了机械一体化设计，如星敏与相机几何关系稳定性设计，星敏支架等温化设计，优化数传天线、太阳翼、相机遮光罩等至间相容性设计。利用结构微振动传递特性及活动部件振动差异优化布局技术实现微振动的有效控制，保证了成像期间的整星抖动特性最优。

开展相机等温化，实现相机部件主要温度梯度1-2摄氏度的水平。

提高使用效能的设计技术

为满足多种分辨率、多种相机及不同压缩及传输模式的需要，实际设计了10类18种主要的工作模式。同时为简化任务操作，所有任务模式采用相对时间程控指令技术设计了指令模板，只需设定成像开始时间、成像时间长度及成像相关的增益、级数等即可灵活成像，降低了指令编排的复杂性，提高了快捷性，有利于多任务开展和使用效能的提升。

为保证数据快速下传，针对数据码速率高于传输码速率的任务设计了边记边放模式，可以延时回放或多余数据存储后回放。回放模式中设计了任意文件、任意时刻回放功能。

为保证大范围观测，设计了利用动量轮控制实现滚动侧摆35°的能力，可观测范围近1000km。

设计偏航90°定标模式，是国内首颗可在轨实现该模式相对定标的卫星。在轨测试期间进行了三次偏航定标，获取数据用于星上相对定标处理，改进效果明显。

设计了一轨多次任务能力，并在在轨测试期间实现了一轨4次的成像，扩展了卫星多目标成像任务能力。

相机设计新技术

高分相机在继承资源02C高分相机的基础上，综合进行了大视场同轴TMA光学系统、五谱段合一TDICCD成像技术、双相机一体组合结构设计和智能化成像电子学等技术的集成创新，为实现大幅宽成像，在线阵CCD拼接方式上采用全反全透式光学拼接方案。调焦机构设计采用移动第三反射镜实现调焦，具有移动重量小、机构轻小型化的特点。开展了消杂光完备性设计，有利于成像几何质量的保证。

16m宽幅相机通过4台相机视场拼接实现大视场观测，800km幅宽是国际同类分辨率相机最宽的。相机在继承环境1A、1B卫星30m相机技术基础上，通过加大焦距提高分辨率，采用高刚度一体化支架确保高精度拼接，并采用统一遮光罩设计和新型内交叉视场拼接技术，既保证视场，又使得遮光罩尺寸最小，有利于遮光罩光学设计和整星布局。

此外在高分和宽幅相机上设计了信号可嵌位功能，用于消除电路噪声。研制过程中对相机内方位元素进行测定和控制，提高了地面定标精度。

多数据融合处理及高速数传技术

针对多相机、高码速率要求，6台相机均分两路设计了数传处理与传输通道。为节省使用频带，提高利用率，2通道采用单频双极化传输方式，是CAST968/200。小卫星上首个实现点波束、双通道数据传输的卫星。为实现点波束对地面站的精确控制和可靠性，设计了利用姿态控制计算机计算的天线指向驱动和利用轨道数据自主计算指向位置的异构冗余设计。在国内相同传输体制中采用了最小功率固态放大器，节约了用电功率，降低了整星用电负荷，有利于增加相机成像时间。

高精度姿态控制技术

通过3个高精度星敏定姿，并在CAST968/200。小卫星上首次采用二浮陀螺进行卫星姿态角速度测定，设计了可关闭红外地球敏感器功能，以冷冗余实现卫星长寿命姿态测量。此外，设计的偏置动量模式等可支持故障模式的成像。经过在轨测试评定，姿态稳定度优于3e-4°/s，姿态指向精度(星上估值)在1e-4度量级，侧摆25°需要的时间为185s，均优于设计要求。

高比能量电源技术

采用三结高效砷化稼电池片和高比能量锂离子蓄电池组组成，实现了高比能量电源。电池片发电效率提高到28%左右，新型锂离子蓄电池组相对传统的镐镍电池组比能量提高2倍，在恒流充电基础上增加恒压基准，将镐镍的TV曲线控制改为恒流一恒压控制，并增加新型均衡充电控制电路，增加硬件过压保护和过放保护措施，保证了整个电源系统的高比能量和高可靠性。

其它改进

将传统S波段应答机下行码速率由4096bp提升到了16384bps，提升了CAST968/2000的测控能力。

采用星上存储及数传通道下传实现星上遥测数据无压缩下传，提高了星上运行状态的可监控性。特别实现全轨道圈定位、星敏、陀螺等数据获取，有利于地面图像几何处理的质量提高。

采用中继测控，提高了卫星全球可测控能力和应急情况下的可测控能力。通过优化姿态控制及相关工作流程，将以往星箭分离80s后太阳翼展开的时间缩短到65s，有效提高了入轨段卫星工作与测控效能。

通过关键结构部件承载能力提升，实现板式结构由800kg到1000kg的承载能力的提升，扩展了CAST968/2000平台任务适应能力。

围绕8年寿命要求，开展了初始轨道优化设计，可保证在燃料不增加的情况下，兼顾长寿命运行。

有效载荷占整星重量比达47.2%，为国内同类卫星最高水平。

应用领域

公安执法

公安部利用高分一号卫星数据和高分专项先期攻关成果，在黑龙江、内蒙古、河北等地发现了多处罂粟种植区；在吉林、内蒙古等地发现了建国以来最大面积的大麻种植区；在中朝边界、新疆发现数十条非法越境通道；在福建发现海上大型走私油库等。这些成果为公安部有关部门执法提供了重要信息支撑。

灾害环保

高分卫星在包括地震防洪防涝尤其是雾霾方面都有一些特殊的功效，在甘肃岷县2013年7月22号地震之中它获取的数据为灾区评价次生灾害检测等工作也提供了有利支持，8月中旬东北地区洪涝灾害之中它获取的绥化、肇东、富余(音)等严重灾区的各种专题图也为黑龙江省在农业损失评估、房屋损毁评估物资保障、交通设施抢修、重要水利检测等方面的决策提供了重要的保障。尤其是对于雾霾它会有一些特别的包括行程、发展、消散等基础提供了信息保障。

2022年1月8日凌晨，中国航天科技集团有限公司所属中国资源卫星应用中心自主启动重大自然灾害应急响应机制，紧急调度在轨卫星，开展紧急过境预测和成像指令修改，安排高分四号卫星、高分六号卫星、高分七号卫星、高分一号04卫星等4颗卫星于对青海省海北藏族自治州门源县6.9级地震进行5次观测。

漂物监察

科技日报北京2014年3月22日电（记者付毅飞）记者22日从国家国防科技工业局获悉，我国高分一号卫星在南印度洋海域（南纬44度57分，东经90度13分）观测到疑似漂浮物，其位置在澳大利亚公布疑似物位置的南偏西120公里左右，中方已将这一新发现通报给马方。

根据中国资源卫星应用中心、中国科学院遥感与数字地球研究所等单位对相关卫星数据进行研判，在高分一号卫星3月18日中午12时许获取的图像中发现了疑似漂浮物，该物体长约22米，宽约13米。

据悉，我国已调动高分、海洋、风云、遥感等系列共21颗卫星，并建立了统一指挥协调会商体系，为失联马航客机的搜救提供支持。

地球遥感

城市影像

据国家航天局网站消息，2013年6月6日，国家航天局公布了“高分一号”卫星首批影像图，包括北京、上海、银川、大同四个城市。其中，大同市影像图为“高分一号”卫星首次开机成像获取的图片，西部城市银川影像图为2米全色、8米多光谱、2米全色与8米多光谱融合和16米多光谱宽幅影像组图，体现了高分一号卫星多模式同时工作的能力。

中国国家国防科技工业局16日对外发布“高分一号”卫星观测和拍摄成像的一组高分辨率图片，这组图像是以反映自然地理地貌特征为主题，主要选用8米和16米分辨率多光谱图像，以国际遥感专业技术领域中常用的标准假彩色合成。

土地影像

由国防科工局重大专项工程中心和中国科学院遥感与数字地球研究所提供的“高分一号”卫星图像共10幅，命名为《巡天遥看神州美，重彩高分山水情》，分别包括新疆昌吉州呼图壁县山谷“大地的‘肌肉’”、吐鲁番鄯善县罗布泊镇“大地在‘倾听’”、甘肃酒泉阿克塞县附近“大地的‘年轮’”、敦煌附近“游弋在戈壁滩上的‘水母’”、青海湖畔东北角“湖中之‘吻’”、甘肃庆阳市正宁县崇山峻岭“山河相间显‘秋颜’”、陕西延安黄陵县洛河“高原九曲十八弯”、山东东

营河口区海滩“海滩利用展宏图”、新疆和田墨玉县“沙漠中的绿洲”、山西长治市附近“大地上的‘红叶’”。

业内专家介绍说，本次发布的“高分一号”卫星图像色彩斑斓，是以国际遥感专业技术领域中常用的标准假彩色合成，即用近红外波段、红光波段和绿光波段分别对应红、绿、蓝三个通道。标准假彩色遥感图像，可更好区分不同地物特性，解译地物类型。但是，该图像与普通相机拍摄的图像又有一些明显颜色差异，例如在标准假彩色遥感图像上，茂密的植被显示为鲜红色，清澈的水体显示为深蓝色，裸露的土壤显示为暗灰色等。

同时，遥感解译中可能会出现反立体效应，即观察图像获得的光学立体模型与实地物体的凹凸变化，其视觉效果可能相反，例如有时会把山谷和山峰的立体效果颠倒。此外，为了在小幅图片上完整地展现自然之美，图像经过压缩，空间分辨率有所降低。

国际救灾

2015年1月，中国航天科技集团公司所属中国资源卫星应用中心成功执行了第38次空间与重大灾害国际宪章（CHARTER）紧急事务官（ECO）的国际值班工作。

在为期7天、每天24小时的值班工作中，资源卫星应用中心及时处理了斯里兰卡洪水和马拉维雷电风暴两起国际重大灾害应对工作，分别调度了加拿大空间局、法国国家空间研究中心、德国宇航局、美国地质调查局、英国航天局以及印度空间研究组织等国际空间机构的多颗雷达及光学卫星对灾区进行成像。

期间，资源卫星应用中心迅速启动应急机制，编制我国高分一号卫星观测计划，及时对灾区进行了成像。中国资源卫星应用中心已向斯里兰卡提供了灾后卫星数据3景，覆盖了全部灾区，后续将继续向马拉维提供获取的卫星数据。

卫星数据

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