基于日地L1点近地小行星天基观测系统的天地协同观测效能分析

小行星天基监测预警是未来行星的防御重要发展方向。开展天地协同观测可充分发挥天基、地基望远镜优势,提高系统整体的小行星天基监测预警观测效能。构建了近地小行星观测模型,分析设计了日地L1点轨道的天基观测系统方案并提出了效能评估方法,基于危地小行星数据库仿真了日地L1点轨道观测系统的协同观测效能,计算分析了相关预警效能并提出了区域和时域分工协同观测的设计构想,对未来不同天基观测系统效能评估和天地协同观测研究具有参考意义。仿真结果表明:在信噪比阈值为5的条件下,日地L1点红外、可见光系统在1年时间可对库中危地小行星编目完备率达到49.4%和38.2%,均能较好开展监测;加入地基观测站开展协同观测后,对应的系统编目完备率可分别达到58.9%和50.6%,是协同前的1.19倍和1.35倍,说明协同观测能够有效提升系统的观测效能。

基于天地协同与深度学习的灌区地下水位模拟

为了探究天地协同与深度学习的联合效果,利用灌区地面和遥感的天地协同序列观测数据,以降水、土壤湿度、地下水位历史观测量、哨兵-2遥感观测值作为地下水位的模拟因子,采用基于多层GRU网络的深度学习模型建立地面和遥感观测因子与地下水位的内在联系,进行灌区地下水位模拟的研究,并在南北方两处灌区研究区进行地下水位模拟试验和结果分析。试验结果表明,基于天地协同与深度学习的灌区地下水位模拟模型具有自行建立外界环境因素和灌区地下水位内在关系的能力,明显优于仅有地下水位观测值作为模拟因子的对比模型,具有较好的地下水位模拟效果,以及在不同地理环境下的模型适用性。该模型具有一定的应用潜力,能够为灌区的农作物种植和水资源管理提供决策信息支持。

基于空天地协同的福清市“两违”变化监测

“两违”整治是国土空间规划管理的重点内容。面对精准赋能的现实需求,协同各技术优势,建立合理的“两违”常态化监测机制是构建长效控违的内在要求。以福清市为例,通过剖析该市多年“两违”工程项目的开展情况,探讨实施过程中存在的问题,以期进一步提高项目的管控流程和提升项目的综合效益,为今后同类项目的开展提供借鉴。

基于空天地协同的城市河道遥感污染监测研究

随着我国生态文明建设意识的增强,越来越多的城市开始重视河道的污染问题治理,并且采用多种监测城市河道污染的针对性措施。在城市河道污染问题日益严重与复杂的情况下,传统的城市河道污染监测技术存在较大的局限性,而基于空天地协同的城市河道遥感污染监测系统则可以显著提高城市河道污染监测的效果。本文从传统监测技术与空天地协同监测技术效果入手进行对比分析,明确了基于空天地协同的城市河道遥感污染监测系统的优势,提出基于空天地协同的城市河道遥感污染监测方案,提高监测质量。

全球能源互联网天地协同通信技术体系架构研究

全球能源互联网是通过特高压连接"一极一道"及世界各国清洁能源基地,借助"互联网+"思维将能源世界性的互联,使全球清洁能源最大化利用及最优化分配。把握了全球能源互联形态下信息通信需求,深入分析了新增业务的特性及流向;并结合极地、荒漠、海洋等复杂环境,研究大范围内光纤通信、卫星通信等通信技术协同配合方案,发挥不同技术的优势,并初步设计天地协同通信架构方案,支撑全球能源互联网信息通信需求。

全维可定义的天地协同组网架构与切片技术研究

面对未来网络对全维度空间泛在互联互通的信息服务需求,现有的卫星互联网基础架构及由此构建的技术体系在异构协同、资源高效、精准按需、稳定可靠等方面仍面临重大挑战。本文首先对我国卫星互联网技术发展需求进行分析研判,讨论了全球卫星互联网技术的发展现状和趋势;其次阐述了代表性的天地协同广域通信网络组网架构、全维可定义的网络节点;最后从网络智能切片、数据解析与转发、资源协调控制机制等方面,提出天地协同网络中面向业务特性的智能切片关键技术。研究建议:依托天地协同网络架构,以网络资源管理控制、网络智慧化、网络结构全维可定义等技术为支撑,突破业务所需的天地协同网络资源智能切片、全维可定义的数据报文灵活解析与转发、天地协同网络资源全局协调控制等关键技术;在国家层面加大对天地协同网络的政策支持力度,为天地协同网络资源全局动态优化技术创新和产业发展提供持续推动力。

空天地协同的边缘云服务功能链动态编排方法

空天地协同网络作为一种新型网络架构,拥有广域网络覆盖和泛在无缝接入等优势,但也面临日益增长的用户需求与有限的网络服务资源之间的矛盾,将边缘计算引入空天地协同网络能够大幅提升系统的业务处理能力。同时,为了进一步提高空天地协同的边缘云网络资源利用率,可以将一组虚拟网络功能按照一定的业务逻辑连接起来,形成动态可重构的服务功能链,为用户提供多样化且高质量的网络服务。考虑到空天地协同的边缘云网络的高动态和异构特性,研究了动态服务功能链的高效编排问题,设计了空天地协同的边缘云网络系统模型,并在此基础上构造了受网络资源和服务请求约束的端到端时延优化目标函数。其次,结合量子机器学习高效并行计算的优势,将服务功能链路径选择问题建模为基于开放量子随机行走的隐马尔可夫模型,并采用量子回溯解码的方法对模型进行了求解。最后,对文章研究的内容进行仿真验证,仿真结果表明:与传统精确求解和启发式方法相比,文章中提出的服务功能链动态编排方法能够在网络流量负载较高的情况下,提高服务请求成功率并降低端到端平均时延。

空天地协同的城市河道遥感监测研究

在快速城市化的背景下,人类活动对城市河道的影响已超出河流生态系统的自我调节能力,水质恶化、水生态失衡等问题逐渐显现。面对日益严峻的水问题,我国积极探索水环境综合治理的新模式、新机制。河长制的推进加速了水环境治理步伐,但从全面建立到全面见效还需要技术支撑。基于此,提出空天地协同的河长制赋能方案,利用卫星遥感、无人机、无人船等多源监测手段开展城市河道的空天地协同监测,为河道环境监测与治理提供有力的技术支撑,最大程度发挥河长制的优势。同时,以杭州市西小江为研究区进行实证研究,完成河道的水域提取、水污染监测、水质检测、水域岸线管理保护工作。

激光链路对天地协同通信网络系统性能影响

全球能源互联网是一个服务范围广、绿色低碳的全球能源配置平台。在全球能源互联网中,将不可避免地使用到卫星通信网与地面电力专网或地面光纤网的协同通信技术,而星地或卫星之间的激光通信链路作为卫星通信网中的重要组成部分,其信号传输质量会受到大气信道的严重影响。为保障天地协同通信网的通信质量,本文针对大气信道对激光链路的造成的影响进行了仿真研究,并对激光信号链路和微波信号链路的传输质量进行了对比。仿真结果将对基于激光链路的天地协同通信网络的建设提供参考建议。

复杂交通场景的空天地协同实景建模方法

针对存在涵洞、桥梁的复杂陆路交通场景,交通设施遮挡造成的观测及建模困难,在使用空天地协同观测和外内业技术联动的基础上,提出基于同名几何一致性的多源融合建模方法,结合点云配准与多视角投影实现激光点云与影像间的匹配,通过同名一致的光束平差约束融合机载LiDAR数据、SLAM数据、地面三维激光数据、全球导航卫星系统定位数据、无人机倾斜影像和地面相机影像,最终构建准确、完整、稳健的复杂交通场景三维模型。通过沪渝高速恩施段的技术验证,证明本方法的建模成果在完整度及细节纹理方面优于两种常见方法,无人机倾斜摄影测量配合地面三维激光扫描的采集策略最便捷高效,若配合机载LiDAR或地面相机则建模效果更佳。成果为交通领域的勘测、设计、施工、运营等提供有力支持。

康布麻曲“5.28”山地灾害致灾雨情的天-地协同调查

2021年5月28日,位于喜马拉雅山南坡的西藏自治区亚东县康布麻曲流域暴发暴雨山洪灾害,地处流域下游的沿河战备公路出现多处崩塌与河岸坍塌,部分路段严重受损,电力、通信、交通运输中断,威胁下游军民生命安全,严重影响居民生活和军备物资正常供给。通过实地调查,明确了灾情险情,并联合卫星遥感和地面雨量监测数据研判了致灾降雨过程。结果表明:持续降雨和短时强降雨的叠加作用是山洪、边坡崩塌(含落石)、河岸坍塌等灾害发生的主要诱发因素;崩塌等局部性山地灾害与站点监测雨量变化有密切关系;卫星监测显示,下司马镇西侧为主要的暴雨中心,局部区域5月25~28日的持续降雨以及26和28日的两次短历时暴雨过程,激发了山洪及山地灾害。值得特别注意的是,此次灾害的发生时间并非主汛期,现场调查表明部分河岸和边坡仍存在垮塌的可能,应尽快加固边坡和河堤。总体来看,站点监测雨量更倾向于解释崩塌等局部性山地灾害,而卫星监测则易于判识区域性山洪形成的主要源区,协同两种监测手段则可能有利于流域山地灾害全方位多尺度的监控与应急响应。

双线程滑动窗口多系统GNSS超快精密定轨实现及评估

全球导航卫星系统(GNSS)超快精密定轨为GNSS实时应用提供了高精度空间基准。基于天地协同定位、导航与授时(PNT)网络服务中心实现了四系统GNSS卫星超快精密定轨,并对定轨结果进行精度评价。介绍了天地协同PNT网络的概念内涵以及网络服务中心部署的超快精密定轨软件架构和详细功能,并针对实时应用需求提出了一种双线程滑动窗口超快精密定轨策略。最后利用重叠弧段比较、与外部轨道产品比较以及卫星激光测距(SLR)检核3种方式对定轨结果进行了精度评价。结果表明,与武汉大学分析中心的最终事后精密轨道产品相比,四系统GNSS MEO卫星预报6 h弧段的径向均方根(RMS)误差整体在2~5 cm水平,BDS2 IGSO卫星最小一维RMS误差在10~15 cm水平;GPS和Galileo卫星的SLR检核残差均值在1~3 cm水平,标准差在3~6 cm水平,能够满足后续厘米级实时应用对空间基准的精度需求。

总台航天系列转播任务北京航天城系统方案设计与实现

北京航天城转播系统作为中央广播电视总台历次航天系列转播报道的关键环节之一,发挥着重要作用。本文以B74K/8K超高清融合制作转播车2023年航天系列转播报道为例,主要介绍转播系统设计与实现、资源分配、设备使用等,并对转播要点加以总结,分享转播经验。

基于合同网的对地观测资源动态协同规划方法

卫星、无人机等对地观测资源已经成为执行灾害救援、灾损评估等多样化监测任务的主要观测手段,而大规模任务的随机调整和动态执行环境是快速制定对地观测方案的核心难点。针对此问题,提出一种面向不确定环境的对地观测资源动态协同规划方法,以动态高效地制定异构观测资源的协同观测方案。首先,结合合同网协议提出一种自下而上的分布式动态协同框架,以整合空天地异构观测资源构建分布式、动态、松耦合的协同观测网络。然后,根据该协同框架提出多轮组合分配方法及优化算法以快速动态地分配大规模监测任务。最后,通过仿真实验证明,在任务持续并发的动态不确定环境中,基于合同网的动态协同规划方法在提升了约25%任务完成率的同时,降低了约20%的运行时间,实现了任务完成率与方法运行时间的平衡。

基于微波遥感的水库大坝外部形变立体监测方法

为贯彻落实国家智慧水利总体方案,按照“先表观,后内观”的基本原则,优先加强水库大坝的安全运行监测。文章基于微波遥感技术设计了一种天地协同、优势互补的水库大坝外部形变天地协同监测方法,设计应用卫星干涉雷达测量技术进行水库大坝坝体长时间序列时空变形监测,设计应用超宽带微波技术进行水库大坝形变地面实时动态监测,基于人工观测数据进行自动监测结果精度校验与校正处理,最终形成天地协同的水库大坝表观形变立体监测体系,推进遥感技术在水利工程安全运行监测中的应用,并为全省水库大坝安全监测提供技术参考。