Download - ORFEO - Pleiades · 2015-04-24 · Programme Préparatoire à Utilisation ORFEO ORFEO 2 Introduction Le programme ORFEO – Système d’observation de la terre à résolution métrique

Programme Préparatoire à Utilisation ORFEO

ORFEO

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La constellation ORFEOLa constellation ORFEO

Un système d’observation Un système d’observation haute résolution haute résolution


ORFEO

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Introduction

Le programme ORFEO – Système d’observation de la terre à résolution métrique– Système dual conçu pour satisfaire les besoins civils et de

défense– Developpé en coopération entre la France et l’Italie

• Accord intergouvernemental signé à Turin en January 01• Accord inter agences signé au Bourget le 21/06/01

Fédération de deux composantes – Cosmo-SkyMed : composante radar développée par l’ASI– Pléiades : composante optique développée par le CNES


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Besoins “défense” Priorité des demandes Confidentialité de la mission Des communications

sécurisées Des produits défenses

classifiés

Besoins civilsDes clients très différents:

•Institutions (GMES)•Scientifiques•Usages commerciaux

Une grande quantité d’images Un système ouvert sur les réseaux publics

Des besoins communs Priorité: La priorité proportionnelle à l’urgence Réactivité: Des délais d’acquisition et de livraison très réduits

Un concept d’emploi dual


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Architecture du système Optic and Radar Federated Earth Observation System

SAR Space Segment

CCS + TTCS (SAR)

CPCM: SAR Dual programming center

Civil Users Italian Defence Users

CCC + TCS (Optical)

PCME SAR Defence International

French Defence Users

ITALY

Optical Space Segment

FRANCE FDS

AR List

HR Dual HR Dual programming programming Center Center

Crossed AR and Acq Station Status

Italian Italian Civilian Civilian Center Center

(CREDO) (CREDO) Italian Italian

Defence Defence CREDO CREDO

PCME OPT Defence International

French French Defence Defence Center Center

French French Civilian Civilian Center Center

status

Civil Users

AR List

SAR TM

HR TM SAR TM

HR TM

PHR Processing

Archive Catalogue

SAR Processing

Archive Catalogue

PHR Processing

Archive Catalogue

SAR Processing

Archive Catalogue

SAR Space Segment

CCS + TTCS (SAR)

CPCM: SAR Dual programming center

Civil Users Italian Defence Users

CCC + TCS (Optical)

PCME SAR Defence International

French Defence Users

ITALY

Optical Space Segment Optical Space Segment

FRANCE FDS

AR List



Crossed AR and Acq Station Status

Italian Italian Civilian Civilian Center Center

(CREDO) (CREDO) Italian Italian

Defence Defence CREDO CREDO

PCME OPT Defence International

French French Defence Defence Center Center

French French Civilian Civilian Center Center

status

Civil Users

AR List

SAR TM

HR TM SAR TM

HR TM

PHR Processing

Archive Catalogue

SAR Processing

Archive Catalogue

PHR Processing

Archive Catalogue

SAR Processing

Archive Catalogue

Composante radar bande X métrique Composante optique métrique


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La réception des donnéesstations principales

ConstellationSAR COSMO-SkyMed

ConstellationPléiades HR

Centre Centre Défense Défense FranceFrance

CentreCentreDéfense Italie Défense Italie

Centre Civil Centre Civil ItalieItalie

Centre Civil Centre Civil FranceFrance



ConstellationPléiades HRConstellationPléiades HR










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La Composante Pléiades-HR

Le cadre du développementLes principales caractéristiquesLes performances

–Une réactivité optimisée –Les produits et performances


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Le cadre de développement

Développé sous maîtrise d’œuvre du CNES– Dans le cadre d’un mandat donné par les ministère français

de la recherche et de la défenseDéveloppé en coopération avec

– L’Autriche 1%– La Belgique 4%– L’Espagne 3%– La Suède 3%


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Orbite : • Héliosynchrone, phasée et quasi-circulaire à 694 km,• Cycle de 26 jours et heure locale de 10h15 au nœud descendant,• Déphasage de 180° entre les deux satellites.

Permanence et capacité • Délais de revisite inférieurs à 24 heures avec 2 satellites• 450 images par satellite par jour

Les principales caractéristiques


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Domaine angulaire de performance : demi cône de 30°

Instrument :• Fauchée de 20 Km en visée verticale• résolution des images panchromatiques

–< 1 m dans le domaine angulaire de performance –0.7 m en visée verticale

• 4 bandes spectrales :–résolution : 4 fois la résolution panchromatique–Bandes:

» proche IR,(Rouge, verte, bleue =>couleurs naturelles)

Précision de localisation :– 12 m (erreur circulaire avec 90% de

probabilité)

Pleiades-HR spectral bands

0,0

0,10,2

0,3

0,4

0,50,6

0,7

0,80,9

1,0

0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95wavelength (µm)

Nor

mal

ized

spe

ctra

l sen

sitiv

ity

PA

B0

B1

B2

B3


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Performances

OuiAntiblooming10 bitsCoding

Performance level

< 0,5 Pa PixelPlanimetric accuracy

Mean Rate of 2 bits/pixel in Pan and XS (wavelets transform algorithm)

< 2 Pa pixel

20 m (99.7%), 10 m (90%)20 km at nadir

90 at L2=93 W. m-2. sr-1.µm-1 for 30 TDI lines

0.07 at Nyquist frequency fe/2 (1/2x0.7 m-1)

0.7 m PAN and 2.8 m XS

Image Compression rate

MTF (satellite level) in Panchromatic bandSignal to noise ratio (SNR) in Panchromatic band

Image Ground Location accuracy (without GCP)

Nadir ground sampling distance in Panchro and XS bands

Swath

Pnchromatic/Mulitispectral registration


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Agilité– En roulis et tangage:

• 5° en moins de 8 secondes • 10° en moins de 10 secondes • 60° en moins de 25 secondes

Stéréo et tri stéréo en un passage Couverture d’une zone avec une mosaïque de

bandes prises en un seul passage



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Vue éclatée du satellite

Instrument

Propulsion Module

Control Moment Gyros

Star Tracker (+X-Y)

Fiber Optic Gyros(Inertial Core Unit)

Detection Unit

Antenna Support Structure

Launcher Interface

Star Tracker (+Y)

Bus Structure(Equipment on the Panels)

Localisation Image–Navigation autonome : DORIS/DIODE–3 star trackers –4 Fiber Optic Gyros en nominal

Agilité–une grappe de 4 actionneurs gyroscopiques (CMG) 15 Nms–Satellite rigide et compact

Mémoire : 600GbitsTélémesure : 450Mbits/s


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Vue éclatée de l’instrument

Bus interface (with launcher interface cone) Tertiary mirror M3

Folding mirrorCarbon-Cyanat optical bench

Carbon-Carbon cylinder

Highly Integrated Detection Unit with its radiators

Shutter mechanism

Primary mirror M1 (Zerodur)

Secondary mirror M2(with thermal refocusing device)

Carbon-CyanatCrown and Spider Blades

Korsh -Focal length of 12.9 m-Primary mirror with 650 mm diameter

Detection-Panchro : 5 détecteurTDI Panchromatic de 6000 pixels chacun avec anti blooming-5 détecteurs quadrichrome de 1500 pixels


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Les performances mission du système Pléiades HR

Accessibilité :

• Un système à un satellite requiert un angle de visée de 47° pour assurer un accès mondial en 2 jours, alors qu’avec 2 satellites, un angle de visée de 43° suffit à garantir un accès mondial quotidien.

4 days5 days30°

5 days7 days20°

13 days26 days5°

2 satellites1 satelliteViewing angle

Accès en 2 jours à 30° pour 2 satellites


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Capacités d’acquisition en un passage Théâtre d’opération

Couverture demandée :40 cibles de 15 Km de diamètre,Zone d’intérêt de 1000 x 1000 km²

Cibles imagées : 19 en un passage avec un angle de

visée autorisée de 20° 21 en un passage avec un angle de

visée autorisée de 30°

Exemple : 20 images avec un angle de visée autorisée de 30°


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Capacités Stéréo Simultanée

Stéréo Tri-Stéréo

– Les tableaux donnent la longueur maximum du segment de prise de vue réalisable de manière simultanée en stéréo et tri-stéréo en fonction du rapport B/H.

B/H Length 0.15 20 km 0.2 60 km 0.3 120 km 0.4 175 km 0.5 225 km 0.6 280 km 0.7 300 km 0.8 300 km

B/H Length0.3 20 km

0.4 60 km0.5 90 km0.6 120 km0.7 145 km0.8 175 km0.9 205 km1 225 km


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Capacités en Couverture « Une Passe »Largeur de la couverture Longueur maximum

Accès autorisé à 20° 60 km (3 bandes) 185 km 80 km (4 bandes) 110 km

100 km (5 bandes) 70 km 120 km (6 bandes) 45 km

Accès autorisé à 30° 60 km (3 bandes) 300 km 80 km (4 bandes) 205 km

100 km (5 bandes) 150 km 120 km (6 bandes) 110 km 140 km (7 bandes) 85 km

Exemple : Département du Tarn, visée autorisée à 30°, longueur du segment le plus long : 90 km


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Un système conçu pour réduire les délais d’acquisition et de diffusion des images

– Réduire le délai entre le dépôt d’une demande de programmation et l’acquisition de l’image correspondante sur toutes les zones d’intérêt (principalement l’Europe et l’Asie),

– Permettre une rapide re-programmation des images nuageuses,– Utiliser les prévisions météo les plus fraîches.

Trois modes de fonctionnement– Un mode Routine

• Programmation deux fois par jour, 7 jours sur 7– Un mode Crise

• Donne une absolue priorité sur une zone désignée– Décision intergouvernementale– Chronogramme identique

– Un mode très urgent• La chronologie du système est modifiée pour optimiser les délais d’acquisition et

de diffusion d’une demande spécifique.

Une Réactivité optimisée


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Le délai d’accès à l’image

Chronologie nominale Routine et CriseSpécification Routine Crise Très Urgent Access Delay 72 heures 36 heures 24 heures


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La réactivité ultime


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Les produits Pléiades HR

Image bruteSenseur parfait

– Correction des défauts connus du capteur• Distorsion, superposabilité multispectrale• FTM • Restitution d’attitude

Orthoimage – Orthorectification avec correction terrain sans point de

contrôleMosaique d’orthoimages

– 60 km x 60 kmCouples stéréoscopiques


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Restauration d’une image

Restored PA imageMTF(fe/2) = 0.20

Raw PA imageMTF(fe/2) = 0.08


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FUSION Panchromatique et multi spectral

Raw XS imageGSD=2.80m

PA/XS imageGSD=0.70 m


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Stéréoscopie Stéréoscopie lors d’un même passage (couple ou triplet

– Production MNT– Orthophoto à l’aide triplet– Possibilité de faible B/H pour aider l’analyse visuelle en milieu urbain


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La Composante radarCosmo Skymed


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COSMO-SkyMedPrincipales cractéristiques

Revisit time (with 4 sat.):

Principales Caractéristiques

– Masse : 1700 Kg– Capacité d’enregistrement 256 Gbit

– On-board data compression– 75 minutes d’acquisition SAR par

jour et par satellite, ou 150 images haute resolution

– Télémesure 300 Mbps X-band– Stabilisation 3 axes – Position : GPS– Attitude : Senseur stellaire– Durée de vie : 5ans– Revisite ; < 12 heures


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Principales performances

SAR en bande X Antenne à balayage électronique SAR Multimode du sub-metric au

ScanSAR Interférométrie multisatellite Couloir d’accès : 1150 Km

perpandiculairement à la trace entre 20° and 57°à droite (nominal) ou à gauche (après basculement du satellite de plusieurs minutes)

Champ de 10 à 200 Km

modes d’acquisition SAR Modes avec monopolarisation parmis HH, VV, HV or VH:

SPOTLIGHToHaute résolution par pointage

électronique antenneHIMAGE (Stripmap)

oMoyenne résolution en mode continuWIDEREGION (ScanSAR)

balayage électronique du champ HUGEREGION (ScanSAR)

idemModes bi polarisation parmis HH, VV, HV or VH:

PING PONG (Stripmap)Images acquises en alternant

polarisations

COSMO-SkyMed Caractéristique instrumentale


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FLIGHT DIRECTION

HUGEREGION

100 m resolution

on 200 km swath

WIDEREGION

30 m resolution

on 100 km

swath

HIMAGE

3-15 m resol..

on 40 km

swath

PINGPONG

15 m resol.

on 30 km swath

FRAME

1 m and better

resol

on 10x10 km

SWATH

SAR X Operational modes


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Performances

Parameter Unit SPOTLIGHT 2 STRIPMAP SCANSAR Access Area, Incidence Angle deg 25 …50 25…50 25…50 Swath km2 ≥ 10 x 10 ≥ 40 x 40 100 x 100 … 200x200 Resolution m2 ≤ 1 x 1 3 x 3 … 15x15 30 x 30 … 100x100 Total Noise Equivalent Sigma-0 dBm2/m2 < -19 < -19 < -19 Number of look # 1 Related to on ground

resolution 4

Radiometric Resolution dB 3.6 Related to the number of looks

2.2

Radiometric Accuracy dB 1 1 1 Global dynamic dB > 35 > 35 > 35 Polarisation - HH or VV HH or VV, VH, HV HH or VV, VH, HV Geometric conformity - < 10^(-3) 10^(-3) < 10^(-3) Local Acquisition over 300 km x 300 km theatre (probability > 80%)

# 2

.


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COSMO-SkyMed Mission Programmation mission

Programmation de la mission : Daily in Routine mode – Une fois par jour en routine en routine,– Deux fois par jour en mode crise– Dès que possible en mode très urgent

Temps de réponse

Routine System Mode Crisis System Mode Very Urgent System Mode

ave (h) max (h) ave (h) max (h) ave (h) max (h)

24.7 45.7 14.7 30.7 8.0 17.7


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Produits standards– Niveau 0 : Brut après décompression et reformatage– Niveau 1A : SCS (Single look, Complex, Slant range)

• Etalonnage, égalisation radiométrique, – Niveau 1B : DGM (Detected, Ground range, Multilooked)

• Réduction de speckle, réchantillonage et projection sur éllipsoide de référence– GEC-GTC (Geocoded)

• Orthorectification avec (GEC) ou sans MNT (GET)

Autres produits SAR – Produits interférométriques et MNT– Produits co registrés– Mosaiques– …

COSMO-SkyMed Mission les produits SAR


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ORFEOAutres aspects de la coopération

Le déploiement de la constellationLa mission

La politique des donnéesLe partage des ressourcesLe programme préparatoire


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Déploiement de la constellation

Definition C/ D phases

Optical HR

X-SAR

Ground Segment

Exploitation

Year 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4


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La mission

Equipe de mission commune

– Définition des contraintes opérationnelles• Besoin de programmation coordonnée

– Définition des produits et performances• Produits communs

– Identification des besoins institutionnels• Aider à l’établissement des règles de partage des ressources

– Etablissement de carnet de commande• Pour évaluer le comportement du système

– Assurer l’interface avec les utilisateurs• Mise en place du programme préparatoire


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La politique des donnéesLe partage des ressources

Définir une politique de données sur données échangées par les parties françaises et italiennes pour besoins institutionnels et scientifiques

– Proche du coût d’exploitation pour un pourcentage limité de la ressource

Définir les règles de partage de la ressource pour ces besoins– L’objectif est de permettre un accès équilibré aux ressources, représentatif de

la participation équilibrée des parties Françaises et Italiennes à la coopération

– Identifier les paramètres principaux permettant de mettre en œuvre de manière opérationnelle ces droits d ’accés

– Satisfaire les besoins civils et défenses (français et italiens) tels que définies dans les accords de coopération


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La politique des donnéesLe partage des ressources

Ou en est on ?– L ’accès des défenses (Nb d’accès prioritaire et journalier) est défini.

• 32 images prioritaire par jour• Reste à décliner finement

– En ce qui concerne l’accès civil, les discussions définir les % d’accès réciproques n’ont pu aboutir

• À partir de quand échange t’on les données ?• Equilibre t’on les échanges ?

Comment poursuit on ?– Limitation de la politique de données communes aux « échanges

institutionnels »– Identification des besoins des utilisateurs institutionnels avant de

simuler le comportement du système et de quantifier les ressources partagées


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Conclusion

L’importance du programme préparatoire– Élaboration de nouvelles méthodes de traitement– Définition de nouveaux produits– Identification des contraintes opérationnelles– Quantification des besoins

Ciment de la coopération franco-italienne