TeraScan是目前一种比较流行的卫星数据接收和处理系统,它不仅包括各种用于接收处理的软件系统,还包括各种配套的硬件设备,可以接收可见光和红外信息,对于分布于我国的绝大多数卫星地面站,主要用于获取大面积分布、时间序列的中国海叶绿素浓度、悬移质浓度、有机溶解物含量、初级生产力、透明度、漫衰减系数、海表温度等海洋生态环境参数和海洋光学参数。这些参数可以直接应用于海洋生物学、近海生态环境研究、赤潮监测、海洋渔业、海洋通量研究、河口海岸带、海温预报、污染监测、热通量研究、气候研究、大气温度、湿度廓线。TeraScan系统虽然不能接收海洋动力学参数,但是以上参数的时间序列的空间分布图像,可显示大中尺度海洋动力学现象和规律,如Elniño,黑潮及其流系,温度锋面,涡旋,上升流等。
TeraScan系统主要接收和处理的卫星包括OrbView-2(轨道观测卫星2号)及NOAA(美国海洋与大气局)系列卫星。其中从NOAA卫星获取的AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer)数据为实时模式的数据,从OrbView-2卫星获取的SeaWiFS(Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor)数据为延时模式的加密数据,需两周后才能解密。
系统由硬件和软件两部分组成,其硬件系统大致可分为室外和室内两个部分,室外部分主要包括1.2m天线、1.5m天线罩、钢制基座、通讯电缆。室内部分主要包括SUN Ultra 10工作站、UPS、HR250 Receiver、SGP(Seastar Ground Processor)、SGPI(Seastar Ground Processor Interface)、4mm DAT 磁带机、调制解调器。软件Solaris 2.7及各种卫星数据接收和处理专用软件模块。
以AVHRR、SeaWiFS两个传感器为例,AVHRR是NOAA极轨卫星上携带的主要传感器,这种传感器共有5个通道,包括1个可见光通道、2个近红外通道、2个红外通道,可以测量地球及大气层的可见光、近红外、红外辐射。SeaWiFS为OrbView-2卫星上携带的主要传感器,它共有8个通道,包括6个可见光通道和2个近红外通道。NOAA和OrbView-2运行在850km高空的近极地太阳同步轨道上,每天大约提供2次全球覆盖,AVHRR和SeaWiFS在天底的视场为1.1km。当卫星沿其轨道飞行时,传感器不断地扫描卫星经过的地球上的狭长区域(swath),采集扫描线上的小块区域(采样点)的辐射量,每个通道记录很窄一段波长范围内的辐射量。
TeraScan系统根据轨道要素(Orbital Elements)事先计算出极轨卫星的轨道,即对某接收地点来说,卫星出现的时间、卫星的高度角、卫星的扫描范围,卫星过境持续的时间。当卫星出现时,碟形卫星天线转动,跟踪卫星的飞行轨道,接收卫星的传输信号,整个天线接收的信号被反射到位于其前方中心位置的馈源上,馈源把收集到的信号传送到低噪声放大器(LNA)进行放大处理,放大后的信号经过下变频器(down converter)由高频RF(L波段)信号转换为中频(IF)信号。IF信号通过同轴电缆从下变频器进入接收器HR250,HR250的功能与普通收音机相同,可以锁定HRPT telemetry的特定载波频率,并从中提取嵌入的传感器数据(基带信号),这个过程被称为解调。解调信号接着进入HR250箱中的位同步器,位同步器提供一个与解调数据同步的相位同步时钟脉冲,并把PCM格式由双相位(卫星上的编码方式)解码为NRZ-L(帧同步器编码方式)。
