ICS07.060

M00/09

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB/TXXXXX—XXXX

風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星直接廣播

高速信息傳輸規(guī)范

FENGYUN4HighRateImageTransmissionSpecification

點(diǎn)擊此處添加與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致性程度的標(biāo)識(shí)

（征求意見(jiàn)稿）

2021-6-10

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-實(shí)施

GB/TXXXXX—XXXX

前??言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。

本文件由中國(guó)氣象局提出。

本文件由全國(guó)衛(wèi)星氣象與空間天氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC347）歸口。

本文件起草單位：國(guó)家衛(wèi)星氣象中心（國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心）、中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)

院、中國(guó)人民解放軍61741部隊(duì)、北京華云星地通科技有限公司。

本文件主要起草人：高云、梁永樓、紀(jì)翠玲、沙金、李洪林。

II

GB/TXXXXX—XXXX

風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星直接廣播高速信息傳輸規(guī)范

1規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

Advancedorbitingsystems，networksanddatalinks:architecturalspecification，CCSDS

recommendation701.0-B-2，CCSDS

Informationprocessingsystems-opensystemsinterconnection-basicreferencemodel，

ISOstandard7498-1，ISO

InformationTechnology-DigitalCompressionandCodingofContinuous-toneStillImages-

RequirementsandGuidelines，ComplianceTestingandExtensions，ISOstandards10918-1，

10918-2，DIS10918-3，ISO

LRIT/HRITGlobalSpecification，CGMS

DVB-S2Standard，ETSIEN302307

2范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了風(fēng)云四號(hào)靜止氣象衛(wèi)星直接廣播數(shù)據(jù)的高速信息傳輸協(xié)議。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于風(fēng)云四號(hào)靜止氣象衛(wèi)星直接廣播數(shù)據(jù)的接收。

3縮略語(yǔ)

下列縮略語(yǔ)適用于本文件。

AGRI：先進(jìn)的靜止軌道輻射成像儀（AdvancedGeoRadiationImager）

APID：應(yīng)用處理標(biāo)識(shí)符（ApplicationProcessIdentifier）

BCH：一種糾錯(cuò)編碼（Bose–Chaudhuri–HocquenghemCodes）

CADU：信道存取數(shù)據(jù)單元（ChannelAccessDataUnit）

CCSDS：國(guó)際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)（ConsultativeCommitteeforSpaceDataSystems）

CGMS：氣象衛(wèi)星協(xié)調(diào)組織（CoordinationGroupforMeteorologicalSatellites）

DES：數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DataEncryptionStandard）

DVBS2：數(shù)字電視廣播衛(wèi)星二代（DigitalVideoBroadcastingSateliteSecondGeneration）

EIRP：等效全向輻射功率（EquivalentIsotropicallyRadiatedPower）

EWAIB：預(yù)警警報(bào)信息廣播（EarlyWarningInformation&AlertBroadcast）

GIIRS：靜止軌道干涉式紅外探測(cè)儀（Geo.InterferometricInfraredSounder）

GRAPES：全球/區(qū)域同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)（Global/ReginalAssimilationandPredictionSystem）

HRIT：高速率信息傳輸（HighRateInformationTransmission）

ISO：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalOrganizationforStandardization）

JPEG：一種圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)方法（JointPhotographicExpertsGroup）

1

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LDPC：低密度奇偶校驗(yàn)（LowDensityParitCheck）

LMI：閃電成像儀（LightningMappingImager）

LRIT：低速率信息傳輸（LowRateInformationTransmission）

M_PDU：多路復(fù)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MultiplexingProtocolDataUnits）

OSI-RM：開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OpenSystemsInterconnectReferenceModel）

QPSK：四相相移鍵控（4-PhaseShiftKeying）

VCDU：虛擬信道數(shù)據(jù)單元（VirtualChannelDataUnit）

VCID：虛擬信道標(biāo)識(shí)符（VirtualChannelIdentifier）

XML：擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（ExtensibleMarkupLanguage）

4傳輸協(xié)議

4.1傳輸模型

風(fēng)云四號(hào)廣播數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)要求符合ISOstandard7498-1的OSI-RM模型。根據(jù)該模型將數(shù)據(jù)傳輸

協(xié)議分為相對(duì)獨(dú)立且相互關(guān)聯(lián)的七層。分別為應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈接層

和物理層。

4.2應(yīng)用層

4.2.1AGRI成像儀L1級(jí)數(shù)據(jù)

AGRI成像儀L1級(jí)數(shù)據(jù)為經(jīng)過(guò)地理定位和輻射定標(biāo)，標(biāo)稱投影后的風(fēng)云四號(hào)圖像數(shù)據(jù)。按照數(shù)據(jù)范圍

可以分為全圓盤(pán)觀測(cè)數(shù)據(jù)和區(qū)域觀測(cè)數(shù)據(jù)兩類。廣播時(shí)次與風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)次一致。

全圓盤(pán)觀測(cè)數(shù)據(jù)：500米通道數(shù)據(jù)大小為21984行*21984列，分為10片，每片2198行；1公里通道數(shù)

據(jù)大小為10992行*10992列，分為10片，每片1099行；2公里通道數(shù)據(jù)大小為5496行*5496列，分為10片，

每片549行；4公里通道數(shù)據(jù)大小為2748行*2748列，分為10片，每片274行。

區(qū)域觀測(cè)數(shù)據(jù)：分為4片，取全圓盤(pán)數(shù)據(jù)中的第3、4、5、6片，觀測(cè)范圍覆蓋中國(guó)區(qū)域。

4.2.2LMI閃電儀L1級(jí)數(shù)據(jù)

LMI閃電儀L1級(jí)數(shù)據(jù)為每1分鐘輸出400×700個(gè)等經(jīng)緯度網(wǎng)格點(diǎn)上的閃電事件個(gè)數(shù)。LMI閃電儀觀測(cè)

覆蓋范圍為，春分至秋分觀測(cè)中國(guó)地區(qū)及其臨近海域（70°E—140°E，15°N—55°N），秋分至下

一年的春分觀測(cè)澳大利亞西部地區(qū)及其臨近海域（70°E—140°E，55°S—15°S）。

4.2.3GIIRS探測(cè)儀L1級(jí)數(shù)據(jù)

GIIRS探測(cè)儀L1級(jí)數(shù)據(jù)為觀測(cè)范圍內(nèi)駐留點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)。每個(gè)觀測(cè)駐留有32×4個(gè)面像元，星下點(diǎn)分

辨率為16公里，每個(gè)駐留覆蓋范圍約為8.5萬(wàn)平方公里。

4.2.4L2級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)

L2級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)為風(fēng)云四號(hào)L2級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。L2級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)采用NC格式，加上廣播數(shù)據(jù)頭記錄后進(jìn)行分

發(fā)。產(chǎn)品覆蓋范圍為全圓盤(pán)和區(qū)域兩種，分別對(duì)應(yīng)AGRI成像儀L1級(jí)數(shù)據(jù)范圍。廣播時(shí)次與AGRI成像儀L1

級(jí)數(shù)據(jù)一致。

4.2.5輔助數(shù)據(jù)

2

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GRAPES數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)：每天廣播1次，每次廣播連續(xù)17個(gè)3小時(shí)GRAPES數(shù)值預(yù)報(bào)文件。

雨量計(jì)數(shù)據(jù)：每小時(shí)廣播1次中國(guó)范圍的常規(guī)觀測(cè)雨量計(jì)數(shù)據(jù)。

4.2.6服務(wù)信息數(shù)據(jù)

服務(wù)信息數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間表、軌道參數(shù)、業(yè)務(wù)通知，其格式為XML文本文件。

4.3表示層

廣播的應(yīng)用數(shù)據(jù)文件遵循CGMS規(guī)范LRIT/HRITGlobalSpecification4.2，每個(gè)文件都有一個(gè)相

同結(jié)構(gòu)的主文件頭和若干個(gè)其它類別的文件頭。

主文件頭格式見(jiàn)表1。

表1HRIT主文件頭格式

長(zhǎng)度

類型內(nèi)容

Byte

1unsignedinteger文件頭類型，設(shè)置為0，表示主文件頭◎

2unsignedinteger主文件頭長(zhǎng)度，設(shè)置為16

1unsignedinteger數(shù)據(jù)文件類型*

4unsignedinteger所有文件頭長(zhǎng)度，包括主文件頭加上二級(jí)文件頭（字節(jié)）

8unsignedinteger數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度（比特）

廣播的數(shù)據(jù)文件類型定義見(jiàn)表2。

表2廣播數(shù)據(jù)文件類型定義

定義值數(shù)據(jù)文件類型

0成像儀數(shù)據(jù)文件（包括全圓盤(pán)和區(qū)域掃描）

1GTS信息（風(fēng)云四號(hào)沒(méi)有）

2文本信息文件（衛(wèi)星狀態(tài)、軌道信息、觀測(cè)和廣播時(shí)間表等服務(wù)信息數(shù)據(jù)）

3密鑰文件

4～128預(yù)留

129閃電數(shù)據(jù)文件

130FY-2數(shù)據(jù)文件

…………

255預(yù)留

文件頭類型定義見(jiàn)表3。

表3文件頭類型定義

定義值文件頭記錄類型

0主文件頭

1成像儀數(shù)據(jù)信息頭記錄

2成像儀數(shù)據(jù)定位信息記錄

3成像儀數(shù)據(jù)定標(biāo)信息記錄

3

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4注釋記錄

5時(shí)間戳記錄

6附加文本信息頭記錄

7密鑰信息頭記錄

8～128保留

129閃電數(shù)據(jù)信息頭記錄

…………

255保留

成像儀數(shù)據(jù)信息頭記錄（ImageStructureRecord）格式見(jiàn)表4。

表4成像儀數(shù)據(jù)信息頭記錄格式

長(zhǎng)度

數(shù)據(jù)類型內(nèi)容縮寫(xiě)

Byte

1integer,unsignedHeadertype=1

2integer,unsignedHeaderrecordlength=9

1integer,unsigned位深numberofbitsperpixel（1……255）NB

2integer,unsigned列數(shù)numberofcolumns（1……65535）NC

2integer,unsigned行數(shù)numberoflines（1……65535）NL

1integer,unsigned壓縮標(biāo)志compressionflag（0,1,2）CFLG

成像儀數(shù)據(jù)定位信息記錄（ImageNavigation）格式見(jiàn)表5。

表5成像儀數(shù)據(jù)定位信息記錄格式

長(zhǎng)度

數(shù)據(jù)類型內(nèi)容縮寫(xiě)

Byte

1integer,unsignedHeadertype=2

2integer,unsignedHeaderrecordlength=51

32character投影名Projectionname

4integer,signed列縮放比例因子columnscalingfactorCFAC

4integer,signed行縮放比例因子linescalingfactorLFAC

4integer,signed列偏移columnoffsetCOFF

4integer,signed行偏移lineoffsetLOFF

成像儀數(shù)據(jù)定標(biāo)信息記錄（ImageDataFunction）格式見(jiàn)表6。

表6成像儀數(shù)據(jù)定標(biāo)信息記錄格式

長(zhǎng)度

數(shù)據(jù)類型內(nèi)容縮寫(xiě)

Byte

1Integer，unsignedHeadertype=3

2Integer，unsigned最大到65535

最大到65532character對(duì)定標(biāo)信息，以及圖像數(shù)據(jù)物理值的定義。

4

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注釋記錄（Annotation）格式見(jiàn)表7：

表7注釋記錄格式

長(zhǎng)度

數(shù)據(jù)類型內(nèi)容

Byte

1integer,unsignedHeadertype=4

2integer,unsignedHeaderrecordlength=128

125characterHRIT文件名

時(shí)間戳記錄（TimeStampRecord）格式見(jiàn)表8。

表8時(shí)間戳記錄格式

長(zhǎng)度

數(shù)據(jù)類型內(nèi)容

Byte

1Integer，unsignedHeadertype=5

2Integer，unsignedHeaderrecordlength=10

1UNSIGNEDBYTEP-FieldfixedvalueaccordingtoCCSDS

6TIMECDSSHORT時(shí)間戳

附加文本信息頭記錄（AncillaryText）格式見(jiàn)表9。

表9附加文本信息頭記錄格式

長(zhǎng)度

數(shù)據(jù)類型內(nèi)容

Byte

1Integer，unsignedHeadertype=6

2Integer，unsignedHeaderrecordlength最大到65535

最大到65532character文本信息

密鑰信息頭記錄（KeyHeader）格式見(jiàn)表10。

表10密鑰信息頭記錄格式

長(zhǎng)度

類型名稱值和標(biāo)記

Byte

1*1unsignedchar頭記錄標(biāo)志9（固定值）

2*1unsignedshort頭記錄長(zhǎng)度

2unsignedshort密鑰版本序列號(hào)

最大不超過(guò)65532character密鑰頭信息密鑰號(hào)

4.4會(huì)話層

5

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會(huì)話層描述數(shù)據(jù)交換的方法。風(fēng)云四號(hào)的會(huì)話層包含數(shù)據(jù)的壓縮和加密。不需要壓縮和加密的數(shù)據(jù)，

在會(huì)話層將不會(huì)被修改。

4.4.1數(shù)據(jù)壓縮

成像儀和閃電儀的數(shù)據(jù)內(nèi)容采用ISOstandards10918-1中描述的Jpeg壓縮方法進(jìn)行無(wú)損壓縮，數(shù)

據(jù)頭不壓縮（數(shù)據(jù)信息頭中有數(shù)據(jù)塊是否壓縮標(biāo)志）。

4.4.2數(shù)據(jù)加密

HRIT文件是可加密的。各個(gè)國(guó)家或組織可以采用自己特有的加密方法和密鑰設(shè)計(jì)，但是總體上需要

遵循以下兩點(diǎn)全局描述：

a)授權(quán)用戶解密文件時(shí)所需要的信息必須包含一個(gè)密鑰信息頭記錄，密鑰信息頭記錄標(biāo)準(zhǔn)格式見(jiàn)

表11；

b)密鑰采用CGMSLRIT/HRITGlobalSpecification5.2規(guī)范的密鑰信息文件格式。

表11密鑰信息頭記錄標(biāo)準(zhǔn)格式

長(zhǎng)度

類型名稱值和標(biāo)記

Byte

1*1unsignedchar頭記錄標(biāo)志9（固定值）

2*1unsignedshort頭記錄長(zhǎng)度

2*1unsignedshort密鑰版本序列號(hào)

最大不超過(guò)65532character密鑰頭信息密鑰號(hào)

HRIT廣播的所有數(shù)據(jù)如需加密，則僅對(duì)文件的數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行加密。所有文件加密方式采用通用的64

位DES（DataEncryptionStandard）加密算法。

對(duì)于HRIT廣播的應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行DES加密時(shí)使用的密鑰稱為信息密鑰。每一種應(yīng)用數(shù)據(jù)都采用不同

的信息密鑰，并給予一個(gè)編號(hào)稱為密鑰號(hào)。用戶從廣播的應(yīng)用數(shù)據(jù)文件中可以得知該文件采用密鑰號(hào)，

但并不能直接獲得解密該文件數(shù)據(jù)段的信息密鑰。

信息密鑰經(jīng)過(guò)DES加密后形成公共密鑰。這次加密則要對(duì)每個(gè)獲得授權(quán)的用戶站分別用其被分配

到的私有密鑰進(jìn)行加密。每個(gè)用戶站都會(huì)有一組屬于自己的公共密鑰。所有用戶站的公共密鑰以密鑰文

件的方式通過(guò)HRIT廣播給用戶。

公共密鑰文件除了主文件頭外，附加一個(gè)密鑰文件二級(jí)頭記錄，然后依次排放每個(gè)用戶站的公共

密鑰組。

附加的密鑰文件二級(jí)頭記錄格式見(jiàn)表12。

表12附加的密鑰文件二級(jí)頭記錄格式

長(zhǎng)度

類型內(nèi)容

Byte

1unsignedinteger密鑰文件頭記錄標(biāo)識(shí)（固定值為200）

2unsignedinteger密鑰文件頭記錄長(zhǎng)度（固定值為9）

2unsignedinteger密鑰版本序列號(hào)

4unsignedinteger該密鑰文件包含的密鑰數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組數(shù)

單組密鑰數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見(jiàn)表13。

6

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表13單組密鑰數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)度

類型變量說(shuō)明

Byte

2unsignedinteger用戶站編號(hào)

2unsignedinteger密鑰號(hào)

8unsignedinteger公共密鑰

4.5傳輸層

風(fēng)云四號(hào)廣播傳輸層應(yīng)遵循CCSDSrecommendation701.0-B-2所描述的協(xié)議。傳輸層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)

的分包工作，并對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)文件的APID進(jìn)行定義。拆分后的數(shù)據(jù)采用CCSDS的源包數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。源包數(shù)據(jù)

按照如下步驟進(jìn)行：

a)在應(yīng)用數(shù)據(jù)文件之前添加一個(gè)80bits的傳輸頭，其中16bits表示該數(shù)據(jù)文件的序號(hào)，64bits

用來(lái)記錄文件長(zhǎng)度。理論上該數(shù)據(jù)文件長(zhǎng)度不能超過(guò)264-1；

b)將添加了傳輸頭的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行分片，每片數(shù)據(jù)大小可以自由指定但不能超過(guò)8190bytes；

c)將分片后的每片數(shù)據(jù)前導(dǎo)6字節(jié)的源包頭，后綴2字節(jié)的CRC糾錯(cuò)校驗(yàn)碼，即可形成一個(gè)CCSDS

源包。

源包頭中的APID指向的是應(yīng)用數(shù)據(jù)。一種應(yīng)用數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)APID。

4.6網(wǎng)絡(luò)層

風(fēng)云四號(hào)廣播網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)遵循CCSDSrecommendation701.0-B-2所描述的協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層是指數(shù)據(jù)廣播

時(shí)所定義分配的虛擬信道，VCID在每幀數(shù)據(jù)的幀導(dǎo)頭中的虛擬信道標(biāo)識(shí)位。

使用的VCID決定于應(yīng)用數(shù)據(jù)指定的APID。VCID由APID整除32得到。APID置成0……2015，

超過(guò)2015的不被HRIT使用。填充包的APID設(shè)置為2047。因此VC置成0……62。即：VC0相應(yīng)于

APID0～APID31，VC1相應(yīng)于APID32～APID63，VC62相應(yīng)于APID1984～APID2015，傳輸層可以處

理2016個(gè)并行的數(shù)據(jù)流，每32個(gè)數(shù)據(jù)在鏈路上有同樣的優(yōu)先級(jí)。APID決定于傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)，APID

增加時(shí)優(yōu)先級(jí)下降。

風(fēng)云四號(hào)數(shù)據(jù)廣播總共有五個(gè)物理鏈路，分別對(duì)應(yīng)五個(gè)虛擬通道。虛擬通道號(hào)VCID定義見(jiàn)表14。

表14虛擬通道號(hào)VCID定義

VCID定義物理鏈路說(shuō)明

0b000000(0)HRIT高速率水平極化傳輸鏈路（L波段1680MHz）

0b000001(1)HRIT-Ⅱ高速率垂直極化傳輸鏈路（L波段1679MHz）

0b000010(2)HRIT-Ⅲ高速率垂直極化傳輸鏈路（L波段1679MHz）

0b000011(3)LRIT低速率傳輸鏈路（L波段1697MHz）

0b000100(4)EWAIB緊急信息廣播（L波段1697MHz）

0b111111(63)無(wú)空包

4.7數(shù)據(jù)鏈接層

4.7.1數(shù)據(jù)鏈結(jié)構(gòu)

風(fēng)云四號(hào)廣播數(shù)據(jù)鏈接層應(yīng)遵循CCSDSrecommendation701.0-B-2所描述的協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層將所

有的源包數(shù)據(jù)統(tǒng)一復(fù)合起來(lái)，生成一個(gè)CCSDS復(fù)合數(shù)據(jù)單元M_PDU。每個(gè)M_PDU大小固定，作為虛擬通道

的數(shù)據(jù)區(qū)（VCDU），前導(dǎo)以虛擬通道頭，再附加同步碼作為幀頭，形成一個(gè)物理傳輸幀。具體結(jié)構(gòu)關(guān)系

見(jiàn)圖１。

7

GB/TXXXXX—XXXX

1ACFFC1CVCDU數(shù)據(jù)CADU

D

32bits8160

VCDU

VCDUCVCD

主頭

數(shù)據(jù)區(qū)U

6字1014字節(jié)

M_PDU頭M_PDU包區(qū)

endofbeginningM_PD

首個(gè)包頭M_SDU

保留M_SDUM_SDUof

偏移量#(k-1)#k#(k+1)M_SDU

#m

511884

源包定義序號(hào)控制

源包數(shù)據(jù)區(qū)

CP_PD

二級(jí)頭序號(hào)包序號(hào)長(zhǎng)度

版本類計(jì)數(shù)

標(biāo)識(shí)API標(biāo)識(shí)

3111121416可變

6字1…8192字

圖1數(shù)據(jù)鏈結(jié)構(gòu)關(guān)系

4.7.2M_PDU的復(fù)合

M_PDU的復(fù)合采用以下方式：

a)M_PDU是順序排列的，在同一個(gè)M_PDU中可以包含多個(gè)源包，也可以包含半個(gè)源包；

b)首包偏移量指的是這個(gè)M_PDU包區(qū)中所能找到的第一個(gè)源包頭相對(duì)于包區(qū)開(kāi)頭的偏移字

節(jié)數(shù)。該包頭之前的數(shù)據(jù)屬于上一個(gè)M_PDU包區(qū)中的最后一個(gè)源包；

c)一個(gè)M_SDU也可以跨越多個(gè)M_PDU，如果一個(gè)包區(qū)內(nèi)沒(méi)有源包頭，則首包偏移量定義為

2047。

4.7.3VCDU生成

復(fù)合后的M_PDU加上主頭即成為VCDU。VCDU主頭格式見(jiàn)圖2。

8

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VCDU-ID標(biāo)識(shí)區(qū)

版本號(hào)VCDU

計(jì)數(shù)

S/CIDVCID回放標(biāo)識(shí)備用

2bit8bit6bit24bit1bit7bit

圖2VCDU主頭格式

S/CID對(duì)應(yīng)衛(wèi)星標(biāo)識(shí)，VCID對(duì)應(yīng)虛擬通道，VCDU計(jì)數(shù)在每個(gè)衛(wèi)星廣播時(shí)次開(kāi)始的時(shí)候重置為0。

7bits的備用區(qū)填入該VCDU的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)為該類別應(yīng)用數(shù)據(jù)的APID被32整除后獲得，填入

值越小具有越高的廣播優(yōu)先級(jí)。

4.7.4同步碼處理

同步碼必須加在VCDU之前，作為幀同步用，32bits同步碼表示為16進(jìn)制數(shù)：1ACFFC1D。

VCDU加上同步碼產(chǎn)生了CADU，長(zhǎng)度為1024bytes。

4.8物理層

4.8.1物理層實(shí)現(xiàn)DVBS2編碼及上行調(diào)制。DVBS2編碼遵循《DVB-S2StandardETSIEN302307》協(xié)

議，前向糾錯(cuò)采用LDPC（內(nèi)碼）與BCH（外碼）級(jí)聯(lián)的形式。

4.8.2廣播信號(hào)下行傳輸特征：

a)衛(wèi)星EIRP：55.5dBm；

b)接收頻率：1680MHz；

c)極化方式：水平線極化；

d)符號(hào)速率：7Mbps；

e)工作模式：DVB-S2；

f)解調(diào)譯碼方式：QPSK9/10；

g)匹配濾波：根升余弦濾波器；

h)滾降系數(shù)：0.35；

i)輸出幀類型：TS；

j)PID：3000；

k)IP地址類型：組播；

l)組播地址：；

m)端口號(hào)：7838。

9

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參?考?文?獻(xiàn)

［1］QX/T158—2012氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)分級(jí)

［2］Telemetrychannelcoding，CCSDSrecommendation101.0-B-3，CCSDS

［3］Advancedorbitingsystems，networksanddatalinks:summaryofconcept，rationale

andperformance，CCSDSreport700.0-G-3，CCSDS

［4］Informationtechnology–JPEG2000imagecodingsystem:Corecodingsystem，ITU-T

RECOMMENDATIONT.800

10

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目??次

前言.....................................................................................................................................................................II

1范圍.................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.............................................................................................................................................1

3縮略語(yǔ).............................................................................................................................................................1

4傳輸協(xié)議.........................................................................................................................................................2

4.1傳輸模型.................................................................................................................................................2

4.2應(yīng)用層.....................................................................................................................................................2

4.3表示層.....................................................................................................................................................3

4.4會(huì)話層.....................................................................................................................................................6

4.5傳輸層.....................................................................................................................................................7

4.6網(wǎng)絡(luò)層.....................................................................................................................................................7

4.7數(shù)據(jù)鏈接層.............................................................................................................................................8

4.8物理層.....................................................................................................................................................9

I

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風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星直接廣播高速信息傳輸規(guī)范

1規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

Advancedorbitingsystems，networksanddatalinks:architecturalspecification，CCSDS

recommendation701.0-B-2，CCSDS

Informationprocessingsystems-opensystemsinterconnection-basicreferencemodel，

ISOstandard7498-1，ISO

InformationTechnology-DigitalCompressionandCodingofContinuous-toneStillImages-

RequirementsandGuidelines，ComplianceTestingandExtensions，ISOstandards10918-1，

10918-2，DIS10918-3，ISO

LRIT/HRITGlobalSpecification，CGMS

DVB-S2Standard，ETSIEN302307

2范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了風(fēng)云四號(hào)靜止氣象衛(wèi)星直接廣播數(shù)據(jù)的高速信息傳輸協(xié)議。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于風(fēng)云四號(hào)靜止氣象衛(wèi)星直接廣播數(shù)據(jù)的接收。

3縮略語(yǔ)

下列縮略語(yǔ)適用于本文件。

AGRI：先進(jìn)的靜止軌道輻射成像儀（AdvancedGeoRadiationImager）

APID：應(yīng)用處理標(biāo)識(shí)符（ApplicationProcessIdentifier）

BCH：一種糾錯(cuò)編碼（Bose–Chaudhuri–HocquenghemCodes）

CADU：信道存取數(shù)據(jù)單元（ChannelAccessDataUnit）

CCSDS：國(guó)際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)（ConsultativeCommitteeforSpaceDataSystems）

CGMS：氣象衛(wèi)星協(xié)調(diào)組織（CoordinationGroupforMeteorologicalSatellites）

DES：數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DataEncryptionStandard）

DVBS2：數(shù)字電視廣播衛(wèi)星二代（DigitalVideoBroadcastingSateliteSecondGeneration）

EIRP：等效全向輻射功率（EquivalentIsotropicallyRadiatedPower）

EWAIB：預(yù)警警報(bào)信息廣播（EarlyWarningInformation&AlertBroadcast）

GIIRS：靜止軌道干涉式紅外探測(cè)儀（Geo.InterferometricInfraredSounder）

GRAPES：全球/區(qū)域同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)（Global/ReginalAssimilationandPredictionSystem）

HRIT：高速率信息傳輸（HighRateInformationTransmission）

ISO：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalOrganizationforStandardization）

JPEG：一種圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)方法（JointPhotographicExpertsGroup）

1

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LDPC：低密度奇偶校驗(yàn)（LowDensityParitCheck）

LMI：閃電成像儀（LightningMappingImager）

LRIT：低速率信息傳輸（LowRateInformationTransmission）

M_PDU：多路復(fù)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MultiplexingProtocolDataUnits）

OSI-RM：開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OpenSystemsInterconnectReferenceModel）

QPSK：四相相移鍵控（4-PhaseShiftKeying）

VCDU：虛擬信道數(shù)據(jù)單元（VirtualChannelDataUnit）

VCID：虛擬信道標(biāo)識(shí)符（VirtualChannelIdentifier）

XML：擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（ExtensibleMarkupLanguage）

4傳輸協(xié)議

4.1傳輸模型

風(fēng)云四號(hào)廣播數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)要求符合ISOstandard7498-1的OSI-RM模型。根據(jù)該模型將數(shù)據(jù)傳輸

協(xié)議分為相對(duì)獨(dú)立且相互關(guān)聯(lián)的七層。分別為應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈接層

和物理層。

4.2應(yīng)用層

4.2.1AGRI成像儀L1級(jí)數(shù)據(jù)

AGRI成像儀L1級(jí)數(shù)據(jù)為經(jīng)過(guò)地理定位和輻射定標(biāo)，標(biāo)稱投影后的風(fēng)云四號(hào)圖像數(shù)據(jù)。按照數(shù)據(jù)范圍

可以分為全圓盤(pán)觀測(cè)數(shù)據(jù)和區(qū)域觀測(cè)數(shù)據(jù)兩類。廣播時(shí)次與風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)次一致。

全圓盤(pán)觀測(cè)數(shù)據(jù)：500米通道數(shù)據(jù)大小為21984行*21984列，分為10片，每片2198行；1公里通道數(shù)

據(jù)大小為10992行*10992列，分為10片，每片1099行；2公里通道數(shù)據(jù)大小為5496行*5496列，分為10片，

每片549行；4公里通道數(shù)據(jù)大小為2748行*2748列，分為10片，每片274行。

區(qū)域觀測(cè)數(shù)據(jù)：分為4片，取全圓盤(pán)數(shù)據(jù)中的第3、4、5、6片，觀測(cè)范圍覆蓋中國(guó)區(qū)域。

4.2.2LMI閃電儀L1級(jí)數(shù)據(jù)

LMI閃電儀L1級(jí)數(shù)據(jù)為每1分鐘輸出400×700個(gè)等經(jīng)緯度網(wǎng)格點(diǎn)上的閃電事件個(gè)數(shù)。LMI閃電儀觀測(cè)

覆蓋范圍為，春分至秋分觀測(cè)中國(guó)地區(qū)及其臨近海域（70°E—140°E，15°N—55°N），秋分至下

一年的春分觀測(cè)澳大利亞西部地區(qū)及其臨近海域（70°E—140°E，55°S—15°S）。

4.2.3GIIRS探測(cè)儀L1級(jí)數(shù)據(jù)

GIIRS探測(cè)儀L1級(jí)數(shù)據(jù)為觀測(cè)范圍內(nèi)駐留點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)。每個(gè)觀測(cè)駐留有32×4個(gè)面像元，星下點(diǎn)分

辨率為16公里，每個(gè)駐留覆蓋范圍約為8.5萬(wàn)平方公里。

4.2.4L2級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)

L2級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)為風(fēng)云四號(hào)L2級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。L2級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)采用NC格式，加上廣播數(shù)據(jù)頭記錄后進(jìn)行分

發(fā)。產(chǎn)品覆蓋范圍為全圓盤(pán)和區(qū)域兩種，分別對(duì)應(yīng)AGRI成像儀L1級(jí)數(shù)據(jù)范圍。廣播時(shí)次與AGRI成像儀L1

級(jí)數(shù)據(jù)一致。

4.2.5輔助數(shù)據(jù)

2

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GRAPES數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)：每天廣播1次，每次廣播連續(xù)17個(gè)3小時(shí)GRAPES數(shù)值預(yù)報(bào)文件。

雨量計(jì)數(shù)據(jù)：每小時(shí)廣播1次中國(guó)范圍的常規(guī)觀測(cè)雨量計(jì)數(shù)據(jù)。

4.2.6服務(wù)信息數(shù)據(jù)

服務(wù)信息數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間表、軌道參數(shù)、業(yè)務(wù)通知，其格式為XML文本文件。

4.3表示層

廣播的應(yīng)用數(shù)據(jù)文件遵循CGMS規(guī)范LRIT/HRITGlobalSpecification4.2，每個(gè)文件都有一個(gè)相

同結(jié)構(gòu)的主文件頭和若干個(gè)其它類別的文件頭。

主文件頭格式見(jiàn)表1。

表1HRIT主文件頭格式

長(zhǎng)度

類型內(nèi)容

Byte

1unsignedinteger文件頭類型，設(shè)置為0，表示主文件頭◎

2unsignedinteger主文件頭長(zhǎng)度，設(shè)置為16

1unsignedinteger數(shù)據(jù)文件類型*

4unsignedinteger所有文件頭長(zhǎng)度，包括主文件頭加上二級(jí)文件頭（字節(jié)）

8unsignedinteger數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度（比特）

廣播的數(shù)據(jù)文件類型定義見(jiàn)表2。

表2廣播數(shù)據(jù)文件類型定義

定義值數(shù)據(jù)文件類型

0成像儀數(shù)據(jù)文件（包括全圓盤(pán)和區(qū)域掃描）

1GTS信息（風(fēng)云四號(hào)沒(méi)有）

2文本信息文件（衛(wèi)星狀態(tài)、軌道信息、觀測(cè)和廣播時(shí)間表等服務(wù)信息數(shù)據(jù)）

3密鑰文件

4～128預(yù)留

129閃電數(shù)據(jù)文件

130FY-2數(shù)據(jù)文件

…………

255預(yù)留

文件頭類型定義見(jiàn)表3。

表3文件頭類型定義

定義值文件頭記錄類型

0主文件頭

1成像儀數(shù)據(jù)信息頭記錄

2成像儀數(shù)據(jù)定位信息記錄

3成像儀數(shù)據(jù)定標(biāo)信息記錄

3

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4注釋記錄

5時(shí)間戳記錄

6附加文本信息頭記錄

7密鑰信息頭記錄

8～128保留

129閃電數(shù)據(jù)信息頭記錄

…………

255保留

成像儀數(shù)據(jù)信息頭記錄（ImageStructureRecord）格式見(jiàn)表4。

表4成像儀數(shù)據(jù)信息頭記錄格式

長(zhǎng)度

數(shù)據(jù)類型內(nèi)容縮寫(xiě)

Byte

1integer,unsignedHeadertype=1

2integer,unsignedHeaderrecordlength=9

1integer,unsigned位深numberofbitsperpixel（1……255）NB

2integer,unsigned列數(shù)numberofcolumns（1……65535）NC

2integer,unsigned行數(shù)numberoflines（1……65535）NL

1integer,unsigned壓縮標(biāo)志compressionflag（0,1,2）CFLG

成像儀數(shù)據(jù)定位信息記錄（ImageNavigation）格式見(jiàn)表5。

表5成像儀數(shù)據(jù)定位信息記錄格式

長(zhǎng)度

數(shù)據(jù)類型