高分二号卫星作为我国首颗分辨率达到亚米级的宽幅民用遥感卫星，其在设计上具有诸多创新特点，在产品实现上做到完全自主可控，关键单机全部自研，是部件、单机国产化程度最高的遥感卫星，国产化率达到98%以上。

亚米级、大幅宽成像技术

高分二号卫星配置的两台相机，采用长焦距、大F数、轻小型化光学系统设计，焦距达到7.8m，F数15，均为我国在轨遥感卫星中最大值；采用全色和多光谱五谱合一的TDI  CCD器件，以推扫的方式实现对地面景物成像，以器件拼接方式实现单台相机2.1°的视场角，通过两台相机拼幅，进一步扩大视场，使星下点地面像元分辨率达到全色0.81m、多光谱3.24m，观测幅宽达到23.5km，在亚米级高分辨率卫星中幅宽达到世界最高水平。

宽覆盖、高重访率轨道优化设计

通过运行轨道、侧摆机动等参数优化设计，高分二号卫星的倾角为97.9°、回归周期为69天的运行轨道，可以保证对地球南北纬80°之间广大区域的观测覆盖，一个回归周期内运行1021圈，可完成全球无缝覆盖。在卫星侧摆±23°的情况下，即可实现全球任意地区重访周期不大于5天，在卫星侧摆±35°的情况下，重访周期还将进一步缩小。卫星宽覆盖特性及重访率均达到我国遥感卫星领先水平。

高分二号卫星为国内首颗配置全国产化高精度APS星敏感器的卫星，执行机构采用控制力矩陀CMG和动量轮的混合配置方式，实现卫星的快速姿态侧摆机动和稳定控制。通过星敏感器单机级算法改进、系统级姿态确定算法和控制算法的优化设计，首次依靠全国产化部件实现了高精度、高稳定度的姿态控制。在轨实测数据表明，卫星姿态稳定度可以达到1.5×10-4。/s，姿态确定精度达到0.0025°。通过设计精确的操控律，采用“尽量避免激励挠性振动”这一约束下的姿态快速机动、快速稳定控制方法，高分二号卫星在轨实现了150s之内侧摆机动35°并稳定，为目前国内遥感卫星的最高水平。

为满足用户定量化应用的要求，高分二号卫星采用了多项提高图像定位精度的措施，其中整星高精度时统方案确保了时间同步精度误差不超过50μs，使成像时相机、控制和测控GPS等工作在统一的时间基准下；国产高精度星敏感器直接定姿和星敏感器+陀螺联合定姿等多种高精度姿态测量方案，以及星敏和相机一体化安装和高精度温控，使得能精确获得卫星成像指向；专门的微振动减隔振装置抑制微振动影响，确保成像指向稳定性。多种措施使轨道测量、姿态测量等多项与图像定位精度相关的指标达到国际先进水平，其中轨道测量精度达到在轨实时10m、事后0.5m，姿态测量精度达0.003°。在轨图像测试初步评定表明，无控制点定位精度达到20～35m，优于50m设计指标，达到国际先进水平。

高分二号卫星针对图像辐射质量提升采取了多项保证措施，相机光学系统和成像电路进行调制传递函数MTF优化设计，在小相对口径情况下实现了高的MTF数，奈奎斯特频率处，静态MTF全色谱段不低于0.12、多光谱不低于0.2，在轨动态MTF不低于0.1。在图像采样10bit量化的基础上，首次采用内遮光罩进一步改进杂散光抑制，采用高精度低温焦面电路和CCD控制等措施降低电子学噪声，采用格雷码编码降低系统噪声，确保图像信号噪声尽可能小，信噪比在各种太阳高角度、地面反照条件下，全色达到23～43d B、多光谱达到25～43d B，均为国内卫星领先水平。为适应地表不同区域复杂成像光照条件，设计了动态范围宽、线性度好，成像级数和增益均多档可调方案，具有5档调整功能，且各谱段可单独进行增益调整，积分级数可1～96级调整，使系统动态范围达到20～800DN值，线性度优于3%。经在轨测试直方图统计，灰度分层值分布

广、图像信息丰富，目视效果优异，达到国际同

类卫星先进水平。

高分二号卫星相机光学系统设计首次采用小相对孔径（F数15）三反同轴方案，相机口径较大减小，通过主次镜间距及折镜角度的优化设计，获得了更大的焦长比（焦距与光学系统长度之比）；首次采用桁架支撑+阻尼隔振的主支撑结构设计，确保相机更高的稳定性和火箭主动段抗力学环境能力，使得相机结构更紧凑、体积更小、重量更轻；相机主反射镜、镜筒等采用新型陶瓷基碳纤维复合材料，在获得极低膨胀率保证相机机构稳定的同时，进一步减轻了相机重量；与传统设计相比，相机体积和重量减小约1/2。相机采用三镜调焦方式以及五谱合一TDI  CCD器件的方案，与国外同类相机相比，还使焦面组件、三镜组件及调焦机构的尺寸及重量较大减小，轻小型状态达到国际先进水平。

为适应相机轻小型设计，相机成像电路采用了先进的高动态低噪声高集成度设计技术。针对相机电子学焦平面多色CCD器件拼接而成、像元数多、行速率高、CCD工作频率达到10MHz、图像原始数据率达到2Gbps、信噪比和时统精度要求高、器件功耗大等特点，同时需要适应多模式的工作状态，相机成像电路采用了定制的高度集成的五谱合一TDI　CCD器件，提高了器件光电转换效率和MTF指标。卫星上首次使用TLK2711高速串行数据接口技术，实现图像数据高速传输，并采用了高效图像压缩算法；降噪设计主要采用了低噪声焦面CCD及读出电路设计技术、焦面CCD时序控制及驱动设计技术、变速率时序信号产生与控制技术、高动态信号处理技术和自适应图像处理及传输设计技术；为解决CCD器件暗电流变化对图像像质的影响，同时可以增加系统的动态范围，提高图像质量，将CCD工作温度设置在-5～10度之间，在轨实际温度在-2～5度之间，使CCD信号中的暗信号部分得

到有效的抑制。上述措施实现了成像电路的高集成度、高动态低噪声设计，大大降低了信号噪声水平，有效保证了相机成像信号质量。

为满足用户使用要求，高分二号卫星设计了成像传输、成像记录和数据回放等多种灵活载荷工作模式。在相机成像且卫星可与地面数据接收站进行数据传输作业时，卫星进行成像传输。成像传输模式又可分为准实传、全色图像实传和多光谱图像实传三种模式。其中，准实传模式为高分二号卫星在轨常规成像模式，全色图像实传模式和多光谱图像实传模式为特殊成像模式，主要用于试验或存储系统故障的应急情况。在数传无法与地面站进行数据传输作业时，卫星可工作在成像记录模式，将相机成像的图像数据、辅助数据以及服务系统数据等实时记录在固态存储器中。在卫星可与地面数据接收站进行数据传输作业时，卫星可将存储在固态存储器中的数据回放至地面站。此时卫星工作在数据回放

模式，根据回放数据类型的不同，数据回放模式又可分为图像数据回放模式和服务系统数据回放模式。对于成像传输和数据回放模式，高分二号卫星和地面数据接收站进行数据传输作业时，依据地面站情况不同，可以单站接力传输、双站接力传输和移动站接收。多种灵活的载荷工作模式方便用户使用卫星和接收数据，进一步提高了卫星使用效能。

高分二号卫星具有智能化的星上自主管理能力，包括蓄电池充电自主控制、蓄电池放电深度安全控制、载荷强制关机、卫星姿态异常应急控制等多种在轨安全控制策略。同时，针对一般、紧急、致命三种不同程度故障分别建立了故障自主处理机制，提高了卫星在轨生存能力和可靠性。高分二号卫星还具备中继卫星测控能力，天地配合扩大测控覆盖率近一倍，提高了对卫星的监控能力，有效保证了卫星运行。另外，在轨工作策略的优化设计，也使蓄电池、控制系统动量轮、CMG、太阳翼驱动机构、数传天线等工作强度和应力环境得到合理平衡，避免早期失效问题的发生，确保寿命满足设计指标要求，使得我国低轨遥感卫星长寿命设计技术首次达到国际先进水平。