GMS气象卫星云图实时数据录取和图像处理

在航天科学飞速发展的今天，卫星观测已成为天气预报和大气科学研究不可缺少的有效手段。它能为工、农业生产，为航海、渔业、林业、水利及军事保障等提供重要的服务。GMS系列气象卫星是由联合国教科文组织资助、日本气象厅负责实施的一个项目。它观测到的云图资料具有实时性好、覆盖面广、信息量大的特点，是我国和东南亚、大洋洲各国进行气象预报、分析的主要依据。在卫星云图的接收、处理系统中，数据的实时录取与保存、事后的图像处理是关键技术。下面论述的是GMS-3卫星云图数据的实时录取与保存、事后图像处理的工作原理、关键技术实现方法。

1 GMS-3卫星及其云图资料简介

GMS-3气象卫星静止于东经140度赤道上空，卫星自转的速度为100转/分，自转过程中有20度针对地球扫描获取云图数据，240度对空扫描，对空扫描期间将刚获取的云图资料传输给地面设备。卫星自转一圈扫描获取的数据称为一帧，根据转速可以计算出每帧数据的扫描及传输，为（60秒/100转）=600ms。卫星扫描步进方向为自北向南，对地球全部扫描一遍约2300帧数据。

GMS-3卫星云图每帧的数据结构如图1所示。

每帧云图数据由9个数据段组成。

同步段由20000bit帧同步码组成，主要用于帧同步，不需保存。

IR1、IR2、IR3段为红外云图数据，GMS-3只用于其中IR1段，IR2、IR3保留备用。IR1由2291个字组成，每个字代表一个卫星扫描的象素点，灰度等级为256级。IR1共有2291字节数据。

V1、V2、V3、V4为可见光云图数据， GMS-3云图中，可见光的分辨率为红外的4倍，所以V1、V2、V3、V4每个数据段均有数据，其字数应为2291+2291+（9164×4）= 41238字节，约为42KB，传输速度为660Kbit/s，扫描地球表面一次数据量为41238×2300=94847400字节，约95MB。