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摘要
我国第二代静止气象卫星风云四号(Fengyun-4，FY-4)是首次采用三轴稳定方式的高轨气象卫星系列，可以连续稳定高时间分辨率的对地球全圆盘观测。为了保证成像精度和稳定性，必须对载荷指向进行实时的轨道运动补偿(Orbit Motion Compensation， OMC)、姿态运动补偿和热形变补偿来弥补卫星轨道漂移、姿态运动和热形变对卫星载荷指向偏差的影响。轨道漂移使像元周期性的偏离标称位置，星地一体化图像导航定位与配准系统（Navigation and Registration System， NRS）首先需要对载荷机械扫描角进行OMC补偿来将视线引导至预期目标。为此，介绍了轨道运动补偿算法原理，针对风云四号小视场类载荷辐射成像仪给出了其几何指向模型并生成了标称网格；重点推导了风云四号轨道坐标系、瞬时东南系和东南系三种姿态参考基准下的OMC转换模型，给出了定义法和旋转法两种轨道系与地固系的转换方法。利用在轨数据地面仿真计算表明，两种转换方法对OMC精度的影响差异平均约为－1.1urad。为提升NRS系统计算效率，以轨道坐标系和东南系作为OMC补偿基准时宜采用定义法，以瞬时东南系作为基准时宜采用旋转法。针对FY-4B大视场载荷快速成像仪，仿真分析了长线列探测器边缘与主光轴的补偿误差。结果表明，当卫星偏离标称位置0.1°时，2048×1维长线列探测器在250 m分辨率下，南北OMC高纬误差和低纬误差最大可达到8.2像元和8.3像元，两个扫描行的配准误差最大可达到11.6像元。上述结果为风云四号后续卫星和风云六号静止气象卫星工程论证实施提供了重要参考意义。
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