Особенности эксплуатации и перспективы развития системы потоковой обработки данных КМСС/Метеор-М №1 Оператором российских космических систем ДЗЗ

Комплекс многозональной спутниковой съемки (КМСС) на КА «Метеор-М» №1 позволяет получать видеоданные в полосе захвата шириной более 900 км с разрешением 60 м в трех спектральных зонах, оптимизированных для исследований суши, и с разрешением 120 м - в трех зонах, оптимизированных для исследований акваторий. Аппаратура КМСС обеспечивает получение типичной информации дистанционного зондирования среднего разрешения, которая позволяет осуществлять оперативный спутниковый мониторинг регионального уровня.
В НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы» разработана и успешно эксплуатируется с 2010 г. технология потоковой обработки данных КМСС, аналогичная информационным технологиям обработки данных ДЗЗ, принятым ведущими мировыми центрами (например, EOS DIS/NASA). Разработанная технология создавалась с целью обеспечить требования систем оперативного мониторинга, предъявляемые к обработке в реальном времени получаемых больших объемов данных ДЗЗ. Технология позволяет в автоматическом режиме с использованием данных только баллистического прогноза о положении КА обеспечивать обработку данных КМСС до уровня 1В (по стандартам СEOS), их архивацию и создание каталога, доступного потребителям по сети Интернет.
Принятые маршруты съемки КМСС непосредственно при приеме проходят первичную обработку, включающую регистрацию информации, распаковку исходного файл-потока, выделение приборных файлов и файлов телеметрии (ТМ). Потоковая обработка осуществляется средствами аппаратно-программного комплекса обработки, каталогизации и архивации спектрозональной информации КМСС (АПК КМСС). Обработка запускается администратором и далее осуществляется автоматически под управлением специального программного модуля «Координатор потоковой обработки». Обработка видеоданных КМСС проводится по маршрутам съемки и включает следующие этапы:
- формирование из исходной информации файлов изображений, навигации и метаданных;
- разбиение маршрута на кадры, радиометрическая коррекция и создание зональных изображений;
- временная и географическая привязка изображений с использованием информации о положении и ориентации КА;
- геометрическое совмещение зональных изображений в кадре на заданной географической сетке.
Процедуры радиометрической коррекции используют наземные калибровочные файлы детектора (коэффиценты чувствительности, темновой сигнал, коэффициенты усиления и т.п.), которые проверяются и уточняются в полете.
В результате потоковой обработки формируются радиометрически скорректированные зональные изображения («файл-матрицы») с разбивкой по кадрам и соответствующие им файл-сетки географической привязки. Далее формируются совмещенные изображения, преобразуются в компоненты цветового пространства RGB и формируются «квиклуки».
Полученные массивы обработанных данных КМСС далее поступают на сервер архивации и каталогизации, где каталогизируются (занесение метаданных и квиклуков в Базу данных) и архивируются (гранулы /кадры зональных изображений в формате BSQ в заархивированном виде сохраняются в оперативном и долговременном архиве (ленты LTO).
Опыт эксплуатации технологии показал, что геопривязка по независимым орбитальным данным NORAD/TLE дает погрешности до 5 км. Использование дополнительной информации о пространственной ориентации центра масс КА и угловой ориентации осей КА, получаемой от установленного на борту КА экспериментального звездного датчика БОКЗ, позволило получать погрешности привязки от 0,2 до 0,5 км.
Доработка технологии, в целях улучшения точностных характеристик результатов потоковой обработки, осуществляемая в настоящее время для перспективного КА «Метеор-М» №2, предусматривает использование данных ориентации от 2-х штатных БОКЗ-ов. Кроме того, выполнение геометрического совмещения зональных изображений КМСС будет осуществляться с использованием орторектификации по навигационным данным и цифровой модели рельефа (ЦМР). Предусмотрена также атмосферная коррекция данных по выбранной априорной модели атмосферы.
В перспективе, с развитием российской орбитальной группировки, технология позволит обеспечивать многопотоковое функционирование с целью обработки больших потоков данных ДЗЗ от различных космических систем в реальном времени.