基于模型定义的光学遥感卫星星上处理系统设计

本文提出了一种基于模型定义的光学遥感卫星星上处理系统设计方法,构建了“硬件资源-算子模块-通用处理核-典型应用”的星上处理任务行为模型范式。在硬件层面,采用星上异构嵌入式计算平台,将多处理器一体化设计,通过标准化高速数据互连,完成高速信号传输和数据处理;通过网络拓扑实现良好的扩展性,支持设备规模及数据处理复杂性的变化;在软件层面,针对星上智能处理任务中频繁数据读写操作、大量重复计算操作、卷积神经网络的通用计算与加速等需求,设计了星上平台指令集、星上算法通用算子和星上智能网络组件组成的可配置算子模块,并基于该模块可快速实现特定算法的硬件IP核。经仿真试验验证,本文方法可根据卫星平台和星上处理任务需求,按需适配最佳软硬件解决方案,并有效提高了计算资源利用率;提出的结合云检测的实时流水压缩编码方案,显著提升了压缩性能;设计的轻量化目标检测识别方法,计算资源效率达到91.5%;以高分一号、高分七号原始数据率为例进行分析,相比常规方案整体计算资源利用率分别提高了16.51%、17.77%。实现了星上处理系统研制过程模型化、工作模式可定义、逻辑资源共享化,是适应卫星小型化、快速部署的一种合理优化选择。

遥感卫星在侧视和偏航导引模式下太阳帆板光照角变化分析

遥感卫星通常工作在太阳同步轨道,姿态控制较为复杂。卫星可采用姿态侧视来扩大成像载荷探测范围,并通过姿态偏航导引来消除或补偿成像畸变。上面两种模式的姿态机动对太阳帆板光照角产生了较大影响,使得卫星一年当中不同时段太阳电池阵光照角差异很大,这对卫星电源系统设计有很大影响。文中通过分解卫星姿态和帆板安装位置影响因素,分析二者的影响,并利用坐标矩阵转换将光线矢量和帆板法线映射到同一坐标系下进行解算,从而得到光照角关系式。经过仿真验证该计算方法对光照角分析的有效性。

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。

我国商业遥感卫星“女娲”星座建设及其创新应用

本文介绍了我国规模最大的多层次、多模式混合商业遥感卫星星座--“女娲”星座建设情况,以及“航天宏图”一号(“女娲”星座首批4颗卫星)的主要性能,初步展示了基于“女娲”星座衍生出的创新服务应用场景,以期为我国商业遥感卫星发展提供参考。

遥感卫星图像原始数据误码率检测方法

在分析遥感卫星原始数据质量检测的基础上,文章提出了一种基于空帧数据统计在轨遥感卫星图像原始数据误码率的检测方法,该方法利用空帧数据在原始数据中有较多的占比的特征,利用空帧数据的误码率代表原始数据的误码率。经多颗卫星工程应用验证,结果表明:该方法简单实用,既统计出误码率,又记录了误码出现的具体位置和错误情况,可支撑接收站设计最优数据接收方案,为提高遥感卫星图像质量提供基础。

遥感卫星任务规划技术: 现状与展望

伴随人类对地表图像数据需求的增长和航天技术的进步,遥感卫星对地观测系统的建设正在全球兴起,但日益增长的个性化需求和规模化资源对卫星任务规划技术提出了新的挑战.针对卫星任务规划关键环节,分别综述了需求筹划和卫星调度的研究现状.面向未来遥感卫星应用需求,讨论了任务规划技术面临的挑战,并结合新型信息技术,提出了任务规划技术的可能发展方向,为构建自动化、智能化和网络化的卫星任务规划系统提供借鉴和思路.

雷达遥感卫星频率分配与射频干扰抑制:机遇与挑战

雷达遥感卫星作为一种重要的民用空间基础设施,能够实现全天时、全天候的高分辨对地观测,对推动科学进步、促进经济发展和维护国家安全具有重大战略意义。但随着全域无线电业务的快速增长,频率共享导致的兼容冲突日益加剧,衍生出的射频干扰已成为困扰定量化精确遥感探测性能的共性难题。本文系统地梳理了典型波段的对地观测业务频率分配现状,介绍了射频干扰的定义和影响机理,提出了模型数据混合驱动的干扰抑制新思路,并对面临的机遇与挑战进行了归纳总结,为新一代雷达遥感卫星的频率优化设计提供知识依据,进而保障其在复杂电磁环境的对地观测效能。

遥感卫星成像的HoloLen2混合现实教学设计与实践

针对遥感卫星成像教学内容的特点,以及现有教学手段的不足,基于微软HoloLens2头戴式MR设备,将遥感卫星轨道和成像原理等课程知识点融入到混合现实环境中。设计了遥感卫星成像教学内容,混合现实环境开发,以及MR课堂教学实践。在混合现实技术的支持下,遥感课程教学强化了遥感卫星成像的重难点知识,HoloLens2混合现实技术在实际的教学过程中得到学生的认可,有效地提高了遥感卫星成像的教学效果。

计算机视觉技术在遥感卫星影像目标检测中的应用研究

遥感卫星影像属于天基设备影像,在遥感技术不断发展的背景下,遥感卫星能够获取的影像类别不断增多,影像质量不断提升,想要充分发挥遥感卫星影像价值需构建一套具有自动化和智能化特征的目标检测与识别系统。本文从计算机视觉技术简析入手,分析图像检测领域神经网络算法以及遥感卫星影像目标检测算法,在明确相关系统架构的基础上,结合实际应用案例对相关技术进行深度解析。

大气湍流对高分辨率遥感卫星定位精度的影响分析

本文重点研究相机口径、大气湍流强度和卫星轨高对高分辨率遥感卫星定位精度的影响。首先,基于Kolmogorov湍流理论建立对地观测大气湍流模型和湍流模拟方法;然后,仿真分析了相机口径、卫星轨道高度和大气相干长度对卫星定位精度的影响规律,推导出湍流波前倾斜与相机口径、卫星轨道高度和大气相干长度的普适公式;最后,基于该普适公式,得出卫星对地观测时抖动量的理论计算公式。本论文的研究可为后续高分辨率遥感卫星的设计、分析和评估提供大气湍流影响的理论依据。

AIS系统在海洋遥感卫星的应用与设计优化

目前国际和国内已普遍采用星载船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)接收系统提升针对全球船只信息的采集和监测能力。本文主要介绍了国内外星载AIS系统发展的主要进展及取得的成果,重点针对目前星载AIS系统存在的近海船只密集区域信号碰撞导致检测概率降低的技术问题,通过建模仿真找到具体原因,给出后续AIS星载载荷针对此问题在设计和应用上的优化建议。本文可作为后续星载AIS系统设计的参考。

全球温室气体遥感卫星发展现状

相比于受站点分布不均影响的温室气体地基观测网络,高精度、高分辨率的遥感卫星监测作为获取温室气体浓度信息的有效手段得以迅速发展,日本、欧盟、美国、加拿大和中国等在近年来积极部署温室气体遥感卫星发射计划.本文通过梳理主要的温室气体卫星观测技术、部署情况和应用实例等,概述了温室气体遥感卫星发展现状.未来的温室气体遥感卫星部署一方面需要在遥感成像、卫星组网、天地协同观测、数据处理和资金投入等方面进一步突破,另一方面则需要在高精度卫星、数据同化系统、天地协同观测、反演算法和卫星回收技术等方面持续加强,同时,中国温室气体遥感卫星可以在科技创新及战略部署、民营资本投入和国际交流合作等方面积极谋划.

新体制光学遥感卫星变转速环扫控制方法

针对基于圆锥扫描的新体制超宽覆盖光学遥感卫星在变转速环扫成像过程中,多条带在固定时间内有效拼接的问题,为了确保其在一个环扫周期内,卫星在相机开机期间绕对地轴慢速稳定自旋、相机关机期间变转速快速自旋,并且在下一次相机开机时刻自旋到指定的相位,提出一种bang-bang控制与固定时间控制相结合的复合控制方法。首先给出变转速姿态控制问题的数学模型,并采用两次坐标旋转,分别描述垂直于自旋轴和绕自旋轴的运动,建立光学环扫成像卫星的姿态模型。针对变转速环扫控制问题,将bang-bang控制与固定时间控制相结合,设计控制策略,并推导固定时间控制律。仿真校验结果表明,所提出的控制方法对于解决光学环扫成像卫星变转速环扫控制问题具备有效性,并具有良好的控制精度。

太阳同步轨道遥感卫星星敏感器热控设计

针对太阳同步轨道遥感卫星上的小型长寿命星敏感器周边环境红外辐射特性影响复杂导致的温控问题,文章提出了星敏感器所经受的太阳直照外热流和周边环境红外辐射定量解析方法,并根据外热流分析结果逐步确定了星敏感器热控设计的思路。以某遥感卫星为例,进行了设计和仿真验证,结果表明:在各种工况下星敏感器法兰温度均满足指标需求。最后,对星敏感器中制冷器开启的工况进行了分析,展示了制冷器开启对星敏感器的温度波动影响,可为进一步优化星敏感器温控性能提供设计参考。

太空非合作遥感卫星三维重建点云的平面滤波方法

受太空环境光照条件弱、卫星高速运动、卫星表面纹理匮乏等因素的影响,太空非合作遥感卫星的三维重建点云中往往会存在大量噪声,给太空非合作目标的准确探测带来了非常不利的影响。文章以非合作遥感卫星的形状特征作为先验知识,提出一种三维重建点云的平面滤波方法。针对点云噪声的不同特点,首先利用统计分析滤波方法消除离群离散点噪声;其次,利用改进的区域生长聚类方法,分割出点云模型中的平面结构与离群点簇噪声;然后,分别用RANSAC算法和最小二乘法对平面结构进行滤波,并将平面结构附近的噪声点垂直投影至平面内,去除模型表面噪声。实验结果表明,该优化方法可以有效去除非合作遥感卫星三维重建点云中的大部分噪声,得到卫星平面结构的光滑点云数据。

遥感卫星支持对海精确打击仿真分析方法研究

目前世界上主流的反舰导弹通常采用现在点射击的攻击方式,方式的导弹因攻击距离比较远,通常是超视距射击,所以需要依赖其它平台传送或引导目标信息。遥感卫星具有观测范围广、通信距离远等特点,是远海观测的主要手段,所以利用遥感卫星信息作为反舰导弹攻击目标的引导信息是一种行之有效的解决方案。依据反舰导弹对遥感卫星的应用需求,设计了遥感卫星信息支持下的应用模式,并对遥感卫星应用于反舰导弹捕获目标的可行性进行了仿真分析。

基于出口遥感卫星移动接收站站监控软件设计

对于出口国际的遥感卫星移动接收站,监控软件负责完成整站任务规划与调度、轨道预报、数据管理以及设备集中监视和控制;针对有人值守无人操作的遥感卫星移动接收站的运行特点和任务需求,制定遥感卫星数据接收优先级和任务筛选规则,按需采集地理位置信息,定时通过以太网获取最新卫星轨道数据,自动规划遥感卫星数据接收任务,利用任务节点矩阵驱动数据接收流程,自动化控制和调度移动站内各系统完成遥感卫星数据接收工作;在实际应用中提高了遥感卫星移动站的利用率,避免了人工操作降低系统运行效率,保障了遥感卫星数据接收的全覆盖,实现了有人值守无人操作的全自动化运行。

遥感卫星边缘计算架构设计与关键技术分析

随着先进高分传感器应用与低轨大规模星座部署,传统卫星调度管控和数据处理模式的时效性无法满足要求。边缘计算技术的发展赋能遥感信息服务快速响应与产品高效生成。从遥感卫星边缘计算需求分析入手,设计了遥感卫星边缘计算架构,从物理结构、功能结构和服务流程3个角度对其进行阐释;在此基础上,分析了实现边缘计算技术在遥感卫星应用的5个关键技术,以期为后续系统建设与服务应用提供参考。

怎样构建遥感卫星知识图谱

现阶段遥感影像已应用于不少新兴科技行业,随着航空科技和地理测量科技的日渐成熟,遥感影像数据快速和高效获取成为可能,该技术能以此解决国内天气、水文、灾害等多方面的现实应用需求。由于遥感卫星技术缺乏有效的共享机制和交互模式,很多遥感技术研究没有统一的标准部署,很难在短期内实现开放、共享。

北京系列遥感卫星及其对我国航天和遥感事业发展的启示

对北京系列遥感卫星的发展进行了回顾。在国家政策的激励下,二十一世纪空间技术应用股份有限公司率先跨入民用航天领域,以优先服务于北京市为应用目标,开创了我国遥感卫星的商业化管理、运营的全新应用服务模式,有力促进了我国遥感卫星商业化和产业化的跨越式发展,成为国家遥感系统的重要补充和组成部分,为我国遥感应用拓宽了空间,并对国家空天遥感发展提出了相关建议。