“百万元级”低轨卫星开启遥感应用新时代——访长光卫星技术股份有限公司副总经理王栋

根据轨道高度不同,人造卫星被分为高轨道卫星、中轨道卫星以及低轨道卫星。相较于中高轨卫星,低轨卫星成本更低、体积更小、数量更多。目前全球低轨卫星进入了高速发展阶段,其与遥感结合成本优势愈加显著,从卫星研发生产,到遥感数据应用,赛道不断细分,展现出万物竞发的景象,行业企业蓄势待发,准备好在这片新蓝海大干一场。本期《中国测绘》记者走进长光卫星技术股份有限公司(以下简称“长光卫星”),邀请长光卫星副总经理王栋为我们介绍低轨卫星遥感的优势。

光学遥感卫星精密敏捷成像控制技术综述

从控制的角度综述了多功能、高质量成像需求下,超稳定、超精确、超敏捷高分辨率光学遥感卫星精密敏捷控制的关键技术和研究进展。以卫星成像与姿态控制系统性能的关系为基础,从姿态机动能力与多功能成像、姿态确定精度与成像质量和姿态控制精度与成像质量三个方面论述了精密敏捷控制技术对光学遥感卫星成像的重要性。在此基础上,结合光学遥感卫星姿态控制系统的组成及原理,分析了影响姿态控制精度和姿态机动能力的主要因素,对高精度姿态确定、精密姿态控制和敏捷姿态控制三个关键技术方向进行了讨论和总结。最后,综合当前技术的发展趋势,围绕一体化成像控制的设计思想展望了精密敏捷控制技术未来的发展趋势,为实现高分辨率光学遥感卫星多功能、高质量成像控制提供了理论依据和工程参考。

面向低轨卫星的长时多星跳波束功率分配技术

低轨卫星由于具有低成本、低时延和较小的路径损耗等特点而具有较优越的发展前景,在物联网、B5G等领域应用广泛。针对LEO卫星与其覆盖区域处于移动状态的问题,提出一种基于凸优化的长时多星跳波束功率分配算法以实现系统容量最大化。重点关注一段时间内的多星跳波束场景,根据长时同轨多星跳波束场景与长时异轨多星跳波束场景分别建立了系统模型。考虑星间干扰、负载均衡和星间资源分配优先级等因素的影响,以加权目标函数作为优化目标,对两种长时多星跳波束场景进行资源分配算法设计,提出基于凸优化的长时跳波束资源分配算法。仿真结果表明,与传统方案相比,所提方案可以提高系统的资源利用率。

低轨光学卫星相控阵数传期间太阳光规避方法

为防止低轨光学卫星相控阵数传任务过程中相机进光而对传感器造成损伤,提出了一种相控阵数传任务期间的太阳光姿态规避方法。首先,计算出地心固连坐标系中卫星指向太阳的向量与卫星指向地面数传站的向量,并建立两向量所在平面的单位法向量。其次,以单位法向量为旋转轴使卫星指向地面数传站的向量以相控阵最大离轴角进行旋转,旋转后的向量即为卫星在地心固连坐标系下的太阳光规避向量。然后,通过太阳光规避向量、地心固联坐标系中卫星的位置及地心固联坐标系到轨道坐标系的转换矩阵,规划卫星在轨道坐标系下的太阳光规避姿态并计算出相控阵指向角。最后,在吉林一号高分02D星上进行了仿真分析和在轨试验。仿真结果表明,在相控阵最大波束角为60°的情况下,卫星使用太阳光姿态规避方法进行数传后,在12月份内相机与太阳光夹角在90°以下的概率由传统凝视姿态数传方法的44.1%降低为2.1%。吉林一号高分02D星在轨试验结果表明,近似相同条件下的两次数传任务在使用太阳光姿态规避方法进行数传后,相机与太阳光的夹角由传统凝视姿态的31.3°~152.1°提升为96.3°~180°,验证了太阳光姿态规避方法可在数传任务期间有效规避太阳光,保证了低轨光学卫星相机在轨的安全性和可靠性。

吉林一号卫星激光通信数据传输试验及应用

2023年10月5日,我国长光卫星技术股份有限公司(简称长光卫星)使用自主研制的车载激光通信地面站,与吉林一号(JiLin-1)星座MF02A04星星载激光终端开展了星地激光高速图像传输试验并取得成功。这标志着长光卫星已成功实现星地激光高速图像传输全业务链的工程化,工程应用能力达到国际先进水平,这也是我国首次实现独家自主完成业务化应用星地激光高速图像传输试验。空间激光通信因具有高带宽、低延迟和安全性好的优势,逐渐成为卫星数据高速传输的有效手段。

空间相机焦面分光镜高精度装调技术

大幅宽空间相机焦面通常采用多片探测器拼接的形式。本文针对光学拼接焦面的分光镜装调精度进行研究。通过分析分光镜的装配精度,建立数学模型,并进行分析。结果表明:该方法具有可行性,能确保CCD与机械基准装配误差,解决其装配与电路板存在的应力问题。

基于高频修正姿态的高分辨率光学卫星全色与多光谱影像几何定位一致性修正

针对具有高姿态测量精度、高姿态稳定度且探测器采用机械式交错拼接的光学卫星受到微量高频姿态误差影响时,所产生的全色数据与多光谱数据间微小几何定位误差问题,提出了基于高频修正姿态的高分辨率光学卫星全色与多光谱影像几何定位一致性修正方法。在推扫式光学遥感卫星成像原理的基础上建立严密成像几何模型,利用机械式交错拼接成像探测器的分时成像特性,结合几何定位约束及金字塔影像搜索策略的同名点匹配方法获取同名点数据,再利用同名点数据解算卫星成像过程中的高频姿态数据。最后,将解算得到的高频姿态用于对应多光谱影像的传感器几何校正处理中,得到基于高频修正姿态的多光谱影像数据。实验结果表明:该方法有效消除了由微量高频姿态误差引起的全色数据与多光谱数据间微小的几何定位偏差,使传感器几何校正后的多光谱数据与全色数据具有高精度几何定位一致性,将具有高姿态测量精度、高姿态稳定度且探测器采用机械式交错拼接的高分辨率推扫模式成像光学卫星的全色数据与多光谱数据间行方向的相对几何定位误差提升至0.15个多光谱像元,以为后续高精度影像融合产品的生产奠定基础。

以“卡脖子”技术难题攻关为导向的人才培养模式的探索与实践——以长光卫星公司为例

国际经济竞争的实质是教育和人才的竞争,建设一支勇于解决以“卡脖子”关键技术难题、善于解决复杂工程项目问题的卓越工程师团队,是推动企业自立自强的关键路径。本文以长光卫星公司(以下简称“长光卫星”)为例,对其人才培养模式进行了解析,该企业遵循“学科建设、人才培养、科学研究”一体化发展规律,构建跨学科、跨领域的城市、企业、高校合作产业布局,围绕培养层次、学历专业、知识结构等维度,不断完善专业技术人员培养模式,实现了企业转型升级和战略型产业创新发展。希望通过本案例的研究,能够为相关企业提供有益的借鉴和参考。

光学卫星等比降地速的地影区主动推扫姿态规划

针对光学推扫卫星在地影区进行夜间推扫成像时,卫星相机成像区域地速过快导致传感器积分时间不足而难以获取高质量夜间影像的情况,设计了一种卫星等比降地速主动推扫的姿态规划方法。首先,根据卫星推扫成像任务的机动时间、成像起始时刻与降速比例等参数计算出卫星等比降地速成像时的等效轨道初始位置;其次,根据卫星等效轨道初始位置与卫星侧摆角,通过轨道递推计算出卫星光轴实时指向的地面目标点坐标;然后,根据卫星实际的轨道位置与姿态解算出卫星指向地面目标点的实时期望姿态;最后,基于吉林一号高分04A卫星的参数对所设计方法进行数值仿真与在轨试验,结果表明了所提出的方法具有可行性与有效性。

基于月球的吉林一号卫星在轨辐射定标研究

为了使吉林一号卫星遥感数据得到更好的应用,利用月球为辐射源对吉林一号光谱卫星进行了在轨绝对辐射定标研究,以对实验室定标系数进行改进。考虑到定标系数具有时效性,将观测数据按时间分组后定标,利用ROLO模型计算卫星观测时刻月球辐照度,构建ROLO模型值与卫星观测值之间的关系并进行最小二乘拟合,从而获得19个谱段的两组定标系数。最后,将定标结果与吉林一号场地定标、高分四号卫星和SeaWiFS月球观测数据进行对比验证。结果表明:对月定标结果稳定,两组定标系数线性拟合的不确定度分别为1.72%和1.24%;在光谱形状上,利用月球定标后月球光谱曲线平滑,光谱形状与月球辐射特性一致,与场地定标相比,各波段相对大小在定性上得到极大改善;在绝对辐射值上,定标结果与高分四号卫星月球辐照度平均相对误差为8.1%,与SeaWiFS两个波段的平均误差为0.90%和7.42%。本研究说明月球定标是卫星在轨辐射定标及真实性检验的有效途径。

吉林一号卫星在河湖“清四乱”中的应用

一、引言。河湖四乱集中表现为乱占、乱采、乱堆、乱建,有效监督河湖四乱的核实和整改情况,属于河湖长制工作推进的重要工作内容之一[1]。《水利部办公厅关于明确全国河湖“清四乱”专项行动问题认定及清理整治标准的通知》(办河湖[2018]245号)中明确提出“清四乱”专项行动问题认定及清理整治标准。

多通道遥感图像光纤高速传输系统

遥感相机一般使用TLK2711接口输出图像数据,地面测试设备不能直接对其采集存储。文中设计了一种多通道遥感图像高速光纤传输系统,可对相机输出的TLK2711图像数据进行采集与缓存,并通过光纤接口传输给存储设备。实现了遥感相机与地面存储设备之间的高速图像数据通信,解决了现有地检存储设备不能直接进行数据通信的问题。系统设计了多通道TLK2711图像采集模块,多路图像数据分时复用处理模块,基于Aurora64B/66B传输协议光纤传输模块等,使相机图像数据稳定可靠地传给地面存储。经过实验测试,系统图像数据采集准确,数据传输无误码。系统效率高,稳定可靠,满足实际使用需求。

亚米级宽幅卫星边缘视场影像的DSM生成研究

宽幅卫星影像常用于小侧摆角条件下拍摄制作大面积的正射影像成果,针对其具有大视场角的特点,提出了大视场角边缘视场结合小侧摆角构建立体像对制作DSM成果的方案。方案分析了宽幅卫星影像特点,选取边缘视场标准景分幅影像结合拍摄侧摆角构建卫星立体像对,阐述了数据处理技术流程。通过“吉林一号”宽幅系列卫星影像进行了DSM成果制作实验,并开展了不同太阳高度角条件下拍摄获取的影像制作的DSM成果纹理质量对比实验。实验结果表明,该方案可实现基高比大于0.5的立体条件,并获取高精度DSM成果,精度可满足1∶10000比例尺的DSM制图要求。此外,对比实验表明,太阳高度角越大,DSM成果纹理越清晰。

基于深度学习的卫星影像立体匹配算法

卫星影像立体匹配是大规模地球表面重建的重要步骤之一,现有研究相对较少,且存在匹配效果不佳、模型泛化能力较差等问题。本文提出了一种基于深度学习的卫星影像立体匹配算法,算法流程包括数据集构建、立体匹配网络搭建、多级迁移学习及后处理。首先将裁剪得到的核线影像对输入改进的注意力成本网络,完成特征提取、注意力成本构建、视差估计与视差优化;然后经多级迁移学习训练的网络,可适应不同数据源,预测得到视差图;最后对视差图进行自适应后处理,以消除错误匹配。使用吉林一号高分02、高分04系列卫星影像进行试验,获取的视差图精度优于1像素,表明使用本文算法可获取准确、清晰的视差估计,决定了后续高质量数字表面模型结果的生成。

面向批产化遥感卫星的热控系统研制优化与实践

文章针对批产化遥感卫星研制要求,探索了热控系统的优化策略,应用于“吉林一号”某批产卫星的研制过程。相较单星侧重于目标可行性验证的研制流程,批产卫星的研制重点为更低成本、更高效率的生产。文章遵循结构-热控一体化的思路,进行了低外热流敏感性、低控温功耗、低材料成本的热控设计;依托脉动式AIT生产线及自动化生产设备,细化热控实施流程,缩短准备工作时长,灵活安排人员工位,大幅提升卫星生产效率;依据批产卫星的热控设计特点及试验需求,采用基于等效热沉的外热流模拟方法,降低了真空热试验的复杂性。当前该型号批产遥感卫星已生产并发射54颗,卫星在轨状态良好,该热控批产化研制思路可为其他批产卫星的研制提供有效参考。

光学遥感卫星载荷系统调焦驱动研究

为了光学遥感卫星在轨灵活调整载荷系统相机焦距,获取更清晰的影像数据,设计了一款调焦驱动,以8051单片机为主控芯片,RS422串口为通信接口,通过H桥电路驱动步进电机,并通过光栅尺反馈当前焦距信息,可以完成开环调焦和闭环调焦功能。通过SPI接口解析光栅尺BiSS协议,使得选用价格低廉的单片机作为主控芯片成为可能,做到了器件选型精益、电路设计优化、单机成本低廉,所提出设计的调焦驱动已在轨得到充分应用,这也证明了设计方案的正确性和可行性。

用于批产卫星的稀疏红外灯阵空间热流模拟方法

针对批产卫星的空间外热流模拟,文章提出稀疏红外灯阵模拟方法。首先根据13169X/98型红外灯管的物理特性以及热流模拟需求进行数值分析,获得其平面热流分布规律;然后在真空设备中对数值计算的准确性进行试验验证,并总结红外灯管热流分布特性;通过对比不同控温方式,寻求匹配红外灯阵输出特性的最佳控制方法,使控温区域内的热流<3 W/m2;最后,以热流不均匀性引起卫星表面舱板温度梯度<3℃为约束条件,优化设计稀疏红外灯阵的数量与布局。结果表明:在灯管覆盖系数<5%的情况下,能实现热流模拟的偏差<3%,证明可以用较少的灯管实现外热流的较均匀模拟。

可配置化卫星电子学半物理仿真系统设计与实现

为提高商业卫星星务软件的研制效率,减少卫星部件产品研制进度对整星软件开发的影响,便于卫星批量研制生产,提出一种可配置化卫星电子学半物理仿真系统设计。该电子学仿真系统由中心计算机、通信接口部分、星上电子学单机仿真部分和系统测试部分组成,利用可配置化、通用化、高集成化和模块化设计思想,开发具有可配置化特点的中心计算机、灵活可配置多功能特点的星上电子学单机仿真模拟器、可重构的通信接口和智能化系统测试接口,集成一套可配置化卫星电子学仿真系统。以此仿真系统进行星务软件的开发测试实验,结果表明,该系统能够为整星提供半物理仿真实验数据,满足不同型号卫星星务软件的研制需求,同时具备接入实物单机进行仿真测试功能。该电子学仿真系统能够提高星务软件的研制效率,有利于卫星批量生产,具有重要的工程研制意义。

电力通信网络中的数字孪生技术应用及性能分析

文章主要阐述了电力通信网络的拓扑结构及其存在的问题、数字孪生技术的基本概念及其在通信网络中的应用,通过建立数字孪生模型,分析其在电力通信网络中的性能。从信号传输特性等方面进行建模和验证,结果表明数字孪生技术在电力通信网络中能够较好地模拟网络运行状态,对网络性能分析具有重要意义。

吉林一号卫星在林业中的应用

一、引言。森林承担着供给资源产品、提供栖息场所、维持水资源质量、调节环境气候等作用,在维护生态平衡中起着决定性作用[1]。为了科学评价森林可持续经营与林业生态可持续发展状况和水平,急需科学、翔实和连续的监测和评价数据支持。