多源遥感卫星地面调度系统设计与实现

针对卫星地面调度处理系统进行研究与设计,着重关注工作流、线程池和Redis缓存等关键技术。首先,对工作流的分析和建模以提高系统任务的执行效率和资源利用率。其次,引入线程池技术来管理和调度系统中的线程资源,实现任务的并发执行和负载均衡,提高系统的吞吐量和响应速度。最后,利用Redis缓存作为系统的缓存和Kafka消息队列,优化数据存取和通信效率,提供更高的性能和可靠性。整体通过SpringBoot框架进行实验和性能评估,验证了该系统在任务处理能力、资源利用率和数据访问效率等方面的优势。本研究对于提高卫星地面调度处理系统的效率和性能具有一定的实践意义和推广价值。

基于遥测姿态变换的外测数据跟踪部位修正方法

外测数据跟踪部位修正对于飞行器飞行试验的高精度轨迹参数获取有着重要意义.提出一种基于飞行器遥测姿态数据和粗略轨迹参数的跟踪部位修正新方法,利用遥测姿态数据确定惯导平台中心与跟踪部位轨迹参数的变换关系,进而由粗略轨迹参数推算惯导平台中心与跟踪部位测距、径向速度、方位角和俯仰角的差异值,实现跟踪部位修正量的准确计算.采用误差传播法对粗略轨迹误差影响下的跟踪部位修正精度进行理论分析,验证了该修正方法在实际应用中的有效性.进一步通过仿真实验和实装实验检验了修正精度.结果表明跟踪部位修正量的计算误差远小于外测系统的精度指标要求,有重要的实际应用价值.

外测实时数据融合方法分析

针对目前任务模式复杂、测量装备种类多且跟踪能力不同的问题,充分利用汇集于中心的大量装备测量数据,改变原有的接力分段处理的方式,研究测元级和弹道级的实时融合处理方法,给出切实可行的数学模型和方法步骤,并模拟异常数据分别计算,分析两种方法的处理精度和适用情况。该方法已经在实时处理软件中使用,保障了多项任务的实时数据处理,较传统处理方式有明显提高。

基于优先级辅助分治策略的多星多站测控资源分配方法

随着商业测控的不断发展和在轨运行的商业卫星数量增多,针对商业地面测控资源有限,以及各种临时的任务需求导致的中低轨卫星测控资源紧张的问题,文章提出了一种基于优先级辅助分治策略的多星多站测控资源分配方法。经仿真分析,结果表明:该方法能够简单灵活的以较少的计算量和内存开销实现分配方案求解,该求解方案能够保证在优先级较高的卫星和任务优先获得调度资源的前提下,最大限度的为卫星和任务提供测控资源,可为测控资源调度系统建设提供参考。

载人航天器交会对接灯故障目标检测模型

为了实现载人航天器综合测试期间交会对接灯故障的快速准确识别,提出了一种应用改进YOLO v8模型+注意力机制的交会对接灯故障目标检测模型。该模型在改进YOLO v8模型的基础上,在加强特征提取网络上引入注意力机制模块,对故障目标给予更多关注,提高了密集小目标识别精度。同时,在自制灯数据集上进行仿真试验。试验结果表明:文章提出的模型平均准确率提高为0.91,可以对灯的部分点失效故障目标进行快速、有效识别,为载人航天器综合测试期间交会对接灯智能巡检提供了一种新思路。

基于COTS的航天器CAN总线测试方案

针对航天器系统级测试中控制器局域网(CAN)总线测试设备通用化程度低、研制成本高、实时性难以保证的问题,设计了一种基于商用货架产品(COTS)的航天器CAN总线测试方案,可通过配置实现航天器CAN总线节点模拟、数据监视及处理等功能。经测试验证,该方案满足航天器系统级测试需求,可为后续航天器CAN总线测试设计提供参考。

分布式仿真系统实体节点分配问题实时求解算法

分布式仿真系统中,如何使计算节点彼此间通信量尽可能小,是实体节点分配问题研究的内容。针对该问题提出一种基于规则的启发式两阶段实时求解算法。第一阶段构建最小期望事件数量的目标分配模型并进行求解,即根据连通图理论将原问题分解为多个子问题,结合缓存、分治和过滤优选策略,设计递归算法求解子问题,最后得到覆盖所有实体的事件最小集。第二阶段实现分箱算法,将最小集中单个事件关联的实体尽量分配至相同计算节点,最终得到实体节点分配关系。实际应用表明,相比常见的顺序分配策略,该算法能显著减小分布式仿真系统的跨节点网络通信,从而提升仿真效率。该算法还能在秒级耗时生成分配方案,特别适用于包含大量实体的复杂场景分布式仿真。

激光焊OCT熔深测量去噪及数据拟合方法研究

为了解决激光焊接熔深在线检测及光学相干光层析成像(OCT)熔深检测信号噪声多的问题,采用了一种百分位滤波加移动平均算法的熔深曲线拟合方法。通过光学相干光层析成像系统对304不锈钢匙孔焊过程进行了熔深在线检测,在使用百分位滤波从原始散点数据中提取出百分位熔深曲线过程中,发现该方法提取的百分位熔深曲线存在尖峰干扰噪声,通过移动平均算法对百分位熔深曲线进行低通滤波处理,最终从原始散点数据中提取拟合出OCT熔深测量曲线。结果表明,将OCT熔深测量曲线与焊缝纵抛面的实际熔深曲线进行对比,该方法获取OCT熔深测量曲线的测量精度最大提升了15%。该方法能从OCT原始散点数据中有效提取拟合出更为准确的OCT熔深测量曲线。

高超声速滑翔飞行器多模型鲁棒跟踪方法

针对高超声速滑翔飞行器(HGV)具有机动能力强、机动样式多变、机动时机不确定等特点,提出了一种基于有向图变结构多模型的鲁棒跟踪(CHF-DSVSMM)方法。考虑到高超声速滑翔飞行器的跳跃滑翔运动特性,建立了包括自适应非零均值衰减震荡(ANMDO)模型、“当前”统计模型(CSM)等机动模型的模型集。针对固定结构多模型算法存在模型相互竞争、运算时间长的缺点,设计了基于有向图结构的切换准则自适应地改变模型集构成,提高模型匹配性。对于地基雷达探测中存在闪烁噪声的问题,采用容积Huber-based滤波方法进行状态估计。仿真结果表明,所提算法与现有方法相比具有更高的跟踪精度,并对闪烁噪声具有良好的鲁棒性。

一种卫星遥测数据多参数预测方法

针对目前遥测数据多参数预测精度不足的问题,文章提出一种基于图注意力网络和时域卷积网络的预测方法。首先,采用多尺度时域卷积残差网络组件提取遥测时序数据在不同时间跨度下的时间依赖关系,以捕捉时间模式;随后,利用图结构学习组件自动获取遥测数据变量之间的空间依赖关系,以捕捉空间模式;最后,将图节点特征表示与数据嵌入表示进行融合,增强图注意力网络在信息聚合和消息传递过程中的学习能力。在某卫星遥测数据集上的应用结果表明:该方法比双向长短期记忆网络(LSTM)模型的平均绝对误差(MAE)降低62.38%,显著提高了遥测数据多参数的预测精度,为保障在轨卫星正常运行提供了更多决策分析支持。

航天发射特征事件综合和弹道融合策略优化研究与应用

特征事件综合和弹道融合是航天发射过程中最为重要的一项工作,通过特征事件发生时间和火箭飞行弹道可直观地反映出运载火箭的飞行状态。因此,为了进一步提高特征事件综合和弹道融合效果,基于遥、外测量信息,分别对参与特征事件综合和弹道融合的信息源进行分类及其影响因素进行分析,并提出了相应的信息融合策略。通过采用优化的融合策略,可进一步提高特征事件时间解算的准确性和实效性,提升弹道融合的效果,满足航天发射飞行态势显示和安全控制的任务需求。

多雷达多目标航迹匹配策略

在进行多雷达多目标航迹匹配时,由于测元系统误差随跟踪距离传播,雷达测量精度下降,易出现航迹匹配错误的情况。针对该情况,应用多测元非线性融合模型,采用样条约束的误差模型最佳弹道估计(Error Model Best Estimation of Trajectory,EMBET)方法对雷达测元系统误差进行自校准,将利用欧几里得距离进行航迹匹配的传统方法改为利用精度较高的雷达测距作差比较,有效解决了多雷达航迹匹配时的门限阈值合理设置的难题。仿真结果证明算法有效适用,可极大地提高多雷达多目标航迹匹配时的准确度,对完成多目标空域分布、目标识别等突防效果分析评估具有重要价值。

一种多轴风洞试验装置路径规划与防碰撞设计

在风洞试验装置的设计和运行中,运动机构的控制质量直接影响着模型的运动范围、气动特性的准确性和试验效率。多轴同步驱动的大惯量运动机构存在着结构复杂、惯性大、控制难度高、危险性高等特点。以4 m×3 m风洞大迎角尾撑运动机构为例,该设备作为多轴同步类设备常常会面临由于支撑的模型试验角度范围大,造成机构自身补偿距离随之增加,轴系运动逼近行程极限,既会限制试验角度范围,又会增加风险隐患等问题。针对以上问题,对多轴同步类设备开展讨论研究,提出基于电子凸轮的多轴运动路径规划技术和空间包围盒防碰撞检测算法,实现机构运动轨迹可规划、模型发生碰撞可预测的能力。目前,路径规划功能与防碰撞设计已应用于4 m×3 m风洞大迎角尾撑机构控制系统,有效提升了风洞试验装备的能力水平和安全性,加强了数控与测量设备的自动化、智能化。

基于卷积神经网络的建筑物提取

利用遥感图像进行建筑物提取在城市规划、土地利用调查等领域发挥了重要作用。然而,图像中建筑物类型多样,尺度大小不一的特点给自动提取带来了较大的挑战。针对遥感图像提取中大型建筑物容易出现空洞、小型建筑物容易漏检的问题,文章设计了一种融合多尺度特征与非局部计算的方法。该方法采用编码器-解码器结构,首先利用Res2Net50作为编码器以提高多尺度特征提取能力,然后在解码器部分引入非局部计算模块获取上下文信息,以进一步改善不同尺度建筑物的提取结果。结果表明,该方法在建筑物数据集WHU上的评价指标IoU和F1分别达到了89.65%和94.55%,比改进前的UNet网络分别提高了1.52%和0.86%,验证了新方法的有效性。

基于有限状态机的航天器异常检测专家系统知识获取方法

面向航天器异常检测专家系统知识快速、准确获取需求,提出一种基于有限状态机(FSM)原理的“数据驱动+领域知识”融合获取方法。首先基于数据库中遥控指令、遥测参数、正常值范围等结构化数据,建立状态集、输入集、输出集;其次,将设备工况变化看作状态变量,以遥控指令、注入等事件为输入信号,建立遥测变化与状态迁移的映射关系,将“知识生成”问题转化为对状态转移函数的求解过程;最后,利用历史测试数据驱动有限状态机的状态转移求解模型,将得到状态转移函数集,生成可运行的知识。以中国空间站测控分系统遥测为例进行方法实验,实验结果表明,所提方法获取的异常检测知识可解释性强,且具有较强工程可用性,可为后续卫星工程任务检测知识获取提供参考。

基于BERT+Bi-LSTM+CRF的航天领域命名实体识别研究

针对互联网开放数据中文本表述模糊、实体边界不清等问题,构建航天语料库Space-Corpus,提出一种基于BERT+Bi-LSTM+CRF的航天领域命名实体识别模型。基于微调的多层双向Transformer编码器(bidirectional encoder representations from transformer,BERT)模型生成输入语料的向量化表示,结合双向长短期记忆网络(bi-directional long short-term memory,Bi-LSTM)获取上下文特征,通过条件随机场(conditional random field,CRF)层进行序列解码标注,输出得分最高的预测标签。实验结果表明,该模型在Space-Corpus语料库上较基于BERT模型、基于BERT+Bi-LSTM以及基于CNN+Bi-LSTM+CRF识别模型的准确率、召回率及F1值均有提升。

基于解耦预测和计数定位的密集行人检测算法

在密集场景下,由于遮挡导致行人局部语义缺失以及传统非极大值抑制算法难以处理高度重叠的检测框,现有基于提案的行人检测器难以发挥有效性。为此,提出了预测解耦模块。通过解耦预测的方式训练全身和可视框预测分支,增强网络对行人可视特征的理解。同时,提出了综合可视框和全身框标注的正负样本分配策略,引导网络充分利用行人可视特征回归全身框。此外,还提出了计数定位非极大值抑制策略。通过局部计数分支和遮挡感知定位分支得到局部计数和遮挡定位,从而调整行人全身框置信度。基于CrowdHuman数据集的实验验证了所提方法在级联R CNN框架下获得了3.8%的AP增益,0.9%的MR-2增益,2.5%的JI增益,证明了所提方法的先进性。

基于知识图谱的航天器健康管理技术研究

针对传统故障诊断专家系统知识深度不足的缺点,研究基于知识图谱的航天器健康管理技术,将供配电、信息流、硬件接口、功能、接地、物理布局、上下文动作、故障预案等多个维度的专家知识以知识图谱的方式关联固化,在检测到异常时,自动关联相关的背景专家知识,辅助故障排查,并结合知识信息进行因果推理分析,提供可能的故障点及因果关系、处置策略,提升航天器故障诊断效率、可解释性与处置能力。该技术用于航天器地面测试及在轨健康管理中,辅助专家快速发现异常线索,可作为国内航天器健康管理技术发展的参考。

航天器地面伴飞系统遥测遥控数据接口设计与实现

航天器地面伴飞系统由遥测遥控数据接口和高精度的数字仿真模型组成.在伴飞系统工作过程中,通过数据接口实时接受在轨航天器遥测遥控数据,并注入航天器数字模型进行同步仿真,进而实现在轨航天器的地面孪生系统.对航天器地面伴飞系统中遥测遥控数据接口的设计与实现问题展开研究.对地面伴飞中涉及的遥测遥控数据标准化封装、数字模型与遥测遥控数据双向映射技术进行了介绍.给出了遥测遥控数据接口的设计与实现过程,对其中的数据对接模块、数据驱动与状态同步模块进行了详细介绍.通过实际工程案例对所设计接口进行了验证.结果表明遥测遥控数据接口工作正常,为地面伴飞系统提供了有效的数据支撑.

载人飞船返回舱外测高精度弹道计算与落点预报

针对返回舱再入返回过程中外测弹道计算精度低、稳定性差的问题,仿真分析比较了单点定位、滤波方法和动态滑窗处理等多种外弹道计算方法的精度,提出了一种弹道加权融合计算的实时自动弹道优选方法。结果表明:动态滑窗处理方法精度最高,实时自动弹道优选方法可全程获取多测元跟踪条件下的最优弹道;返回舱外测弹道计算精度和稳定性有明显提高,外测弹道落点预报精度可达到百米量级,着陆时间偏差在1 min以内。