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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
Programme Préparatoire à Utilisation 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
HR Dual HR Dual programming programming Center Center
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
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
ConstellationSAR COSMO-SkyMed
ConstellationSAR COSMO-SkyMed
ConstellationPléiades HRConstellationPléiades HR
Centre Centre Défense Défense FranceFrance
CentreCentreDéfense Italie Défense Italie
Centre Centre Défense Défense FranceFrance
CentreCentreDéfense Italie Défense Italie
Centre Civil Centre Civil ItalieItalie
Centre Civil Centre Civil FranceFrance
Centre Civil Centre Civil ItalieItalie
Centre Civil Centre Civil FranceFrance
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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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Les principales caractéristiques
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
Les principales caractéristiques
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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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Les performances mission du système Pléiades HR
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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Les performances mission du système Pléiades HR
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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Les performances mission du système Pléiades HR
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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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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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
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