基于多维感知与空天一体的输电线路智慧运维体系建设与实践

基于多维感知与空天一体技术,提出了一种输电线路的智慧运维体系。该体系通过卫星遥感、无人机巡检、智能安防以及多传感器集群等技术的协同应用,实现了输电线路的全方位实时监测与隐患排查。卫星遥感技术用于输电通道环境的宏观监控,精准评估自然灾害和外力破坏风险;无人机巡检技术则提供了高效的多场景应用,包括红外测温、风筝线隐患排查等,极大提升了巡检效率;智能安防系统通过多传感器联控感知,实现了对输电线路环境与设备的三维空间监控与智能预警。实践结果表明,该智慧运维体系大幅提升了输电线路的安全性、可靠性及巡检效率,推动了输电运维技术的革新。

低轨卫星多星协同及星地协同遥通算一体化技术

首先,系统分析卫星遥感、通信及计算系统现状,深入剖析传统卫星遥感系统和卫星遥感通信融合系统架构存在的实时遥感困境;其次,提出一种多星协同、星地协同的卫星遥通算一体化体系架构,详细定义架构的关键组成和工作原理与模式;再次,系统论证一体化架构的先进性及关键技术的可行性;最后,阐述基于该体系架构的仿真分析方法,与传统模式相比,该体系架构可完成分钟级遥感任务,时效性强,潜在应用价值高。

面向6G的卫星通信感知一体化网络及关键技术

通信感知一体化(ISAC)是6G网络的关键技术之一,而卫星通信感知一体化是其中的重要一环。探讨了卫星通感一体化网络及其关键技术,首先,详细分析了卫星通感一体化网络架构,包含相互协同的天基、空基和地基网络;随后,讨论了卫星通信感知一体化的关键技术,包括通感波束形成、通感波形设计、星间链路技术、星上处理技术和卫星天线技术;最后,探讨了若干未来研究方向,包括大规模多输入多输出(MIMO)通感一体化、空天地通感网络安全和新型天线架构,以推动6G卫星通感一体化技术的进步。

GEO卫星机会源近岸海面高度测量性能评估

基于同步地球轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星的机会源技术已被证明其在近岸海面高度测量中的应用潜力,但目前研究主要围绕可行性论证展开,极少开展全方位的测量性能评估.为此,从仿真和试验两个角度评估了信号带宽、非相干累加次数、信噪比及波形峰值跟踪算法对GEO卫星机会源海面测高性能的影响.评估结果表明当非相干累加次数和信噪比大于最优非相干累加次数和最优信噪比时,测高性能将不再显著提升.因此,通过选择最优非相干累加次数,以及设计合理的接收天线增益、射频增益及接收机带宽使信噪比大于最优信噪比对GEO卫星机会源海面测高至关重要.通过对比插值和拟合两种波形跟踪算法发现拟合法能提供比插值法更高的测量精度.利用北斗B3I信号和ASTRA 19.2 E卫星信号开展GEO卫星海面测高的试验评估.试验结果表明:在非相干累加次数大于10000、信噪比大于7 dB时,北斗B3I信号和ASTRA 19.2 E卫星信号可分别提供精度约为0.20 m和0.10 m的海面高度.针对GEO卫星多频或多通道传输特点,提出了基于信号频谱合成提高海面测高精度的方法.当利用中卫1号卫星10个通道信号进行合成时,插值法和拟合法的仿真测距精度分别为3.50 cm和0.69 cm.

卫星高性能存储数传一体化系统关键技术及应用

随着我国遥感卫星技术的迅速发展,执行的空间任务日益复杂,传统星载存储与数传系统面临高度定制化和高昂移植成本的挑战。本研究旨在开发一种高性能存储数传一体化系统,以解决这些问题。基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的高灵活性,该系统设计了SATA Ⅲ固态硬盘的读写访问及文件系统、带有数据合路控制的多通道DDR控制器和支持中频调制的数传功能。在设备和软件搭载数量最少的情况下,该系统实现了900 Mbit/s的最高数传下行带宽和最丰富的数传功能。该系统成功应用于吉天星某型号任务中,地面测试表明载荷存盘链路带宽长期稳定在2.8 Gbit/s以上,峰值带宽达到3.69 Gbit/s,存储和数传业务均实现长期零误码运行;在轨验证证实了载荷图像下传清晰完整。该系统充分满足遥感卫星对稳定性和可靠性的严格要求,在遥感卫星领域具有重要的应用价值。

基于天基干扰绘图的星地一体化系统频谱共享研究

针对未来星地一体化系统中新入低轨道地球卫星(LEO)组件的用频需求和现任地面组件聚合干扰影响的问题,面向天基认知系统提出频谱感知和频谱数据库辅助的交织模式频谱共享方案。首先,针对低轨认知系统节点稀疏分布属性对频谱感知和干扰绘图带来的负面影响,提出“认知节点位置”概念。其次,研究低轨认知系统的双门限混合频谱感知和干扰绘图的机制,构建频谱数据库。最后,面向多状态虚拟网络模型,提出卫星组件上行频谱共享方案,实现LEO组件和地面组件之间的同频共存工作。仿真结果表明,所提双门限混合感知和干扰绘图能以较低密度的低轨认知节点实现高可靠性的频谱空间态势认知;所提基于频谱数据库和交织模式的LEO组件协作接入方案可以实现与地面组件的频谱共享,且不会显著增加LEO组件的端到端时延。

低轨卫星互联网:从星地融合迈向通导遥一体化

得益于丰富的轨道资源以及更低的制造和发射成本,低轨卫星互联网进入蓬勃发展期。首先,从接入网、承载网和核心网维度出发,提出了星地融合网络架构;然后,对星地融合通信的典型应用—手机直连卫星通信的方案进行了分析,并提出了面向第6代移动通信的手机直连卫星通信关键技术;最后,系统阐述了低轨卫星通信导航遥感一体化的网络架构、关键技术和应用场景。

通感算融合赋能的低轨卫星星座网络架构与关键技术

为了进一步支撑空天地一体化多维协同通信、精准遥感和高效泛在计算的协同演进,低轨卫星星座网络亟需发展通信、感知、计算融合(ISCC)理论与关键技术。基于此,首先概述了低轨卫星星座网络的研究背景和通感算融合网络研究现状;进一步地,聚焦于通信、感知和计算的深度融合,深入分析了通感算融合赋能的低轨卫星星座网络架构与关键技术;最后探讨了通感算赋能的低轨卫星星座网络面临的未来挑战与发展前景。本研究有望为未来实现空天地一体化的多维协同通信、精准遥感和高效泛在计算奠定基础。

基于OCO-2遥感数据的新疆维吾尔自治区大气XCO_(2)空间化研究

二氧化碳(CO_(2))是导致全球变暖最主要的温室气体,掌握准确的CO_(2)空间分布信息可以有效评估碳减排成效,对于推进碳达峰、碳中和工作具有重要意义。相比站点观测,碳卫星能够获取大尺度的CO_(2)分布信息,但是由于其幅宽较窄以及云覆盖的影响,大气CO_(2)卫星遥感数据存在大量缺值区域,不能获得空间连续的大气CO_(2)分布。以新疆维吾尔自治区为研究区,基于2019年OCO-2卫星大气二氧化碳柱平均干空气混合比(XCO_(2))数据,结合气温、地形、植被、大气NO_(2)浓度等相关变量,综合对比了多元线性回归(MLR)、地理加权回归(GWR)、支持向量机(SVR)、随机森林(RF)、极端梯度提升树(XGBoost)和极端随机树(ERT)等方法在生成大气XCO_(2)空间连续数据中的表现。交叉验证结果表明,RF、XGBoost和ERT这3种集成学习模型精度明显优于SVR、GWR和MLR模型,其中ERT模型精度最高,决定系数R^(2)为0.748,平均绝对误差σ_(MAE)为0.489×10^(-6)。基于ERT模型生成了新疆2019年逐月大气XCO_(2)空间连续数据,该地区大气XCO_(2)空间差异和季节变化都很明显。在空间分布格局上总体呈现与地形“三山夹两盆”相似的空间分布特征,裸地XCO_(2)年均值最高,林地和草原的XCO_(2)年均值最低;季节变化特征与植被生长周期相似,春冬季浓度较高,夏秋季浓度较低,最高值出现在4月,最低值出现在8月,不同土地覆盖类型的大气XCO_(2)季节变化与全区域类似,其中草原和林地的季节差异最大,裸地季节差异最小。该研究为基于碳卫星遥感数据生成时空连续的大尺度XCO_(2)数据提供了参考和借鉴。

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。

星载一体化高分辨率微小卫星精密热控制

星载一体化卫星集成度高,精密控温面临挑战,为了确保卫星成像质量,要实现相机结构温度稳定性全周期≤±0.1℃,焦面传感器温度在成像期间温升≤1℃/min。首先分析卫星布局、飞行轨道热流环境特点及热设计难点,对单机进行均温化设计,针对相机不同组件的温度变化特性,采取辐射加热和相变储能的热设计方法实现高精度温度控制。然后建立数值分析模型并完成了仿真计算。最后开展整星热平衡试验,完成在轨飞行验证。试验与在轨温度结果显示,单机组件温度处于0~35℃,相机组件温度处于19.5~20.5℃,温度波动<±0.05℃,焦面传感器温度为15~20℃,工作时温升速率<0.5℃/min,满足卫星的控温指标与成像需求,验证了热设计方法合理可行。

基于卫星遥感及GIS空天地一体化智慧矿山技术研究及应用

基于卫星遥感、GIS、无人机、地面监测设备构建“空天地”立体化智能监测体系,对“空天地”立体感知获取的多源异构数据进行整合分析进行遥感大数据与实时地面观测数据融合技术进行研究,并在矿区地表沉降监测、地质灾害风险预测、水土保持监测、越界开采监测、矿物体积测量及采剥量计算、无人机应急监测领域进行应用,为智能化矿山建设和发展发挥了积极作用。

AI技术赋能遥感卫星数据在轨处理

遥感卫星数据在轨智能处理已成为遥感领域的前沿技术,是实现“星数天算”的有效技术途径。本文综述了当前国内外主流的数据在轨智能处理系统发展现状,分析了行业面对的问题,提出了天地一体的智慧星座系统架构,构建了一种集固有处理、信息提取、知识生成功能于一体的卫星数据在轨智能处理系统,探索了利用人工智能AI模型及算法以及星地一体化处理系统实施在轨信息提取和知识生成的方法。为验证上述系统框架和方法,利用高光谱卫星数据进行了船舶检测和林火火点检测及预警的仿真试验。试验结果表明该系统框架的总体设计是可行的,提出的在轨信息提取和知识生成的方法是有效的。提出的系统架构为卫星在轨信息提取及知识生成并最终赋予卫星在轨思考能力,提供了一种可行的技术路线。卫星在轨思考的能力取决于在轨处理系统的架构设计、信息提取和知识生成的AI模型和算法,而算法的好坏将依赖卫星数据地面计算中心对其的不断优化和长期的迭代。无疑,卫星在轨处理系统将对卫星地面系统的架构和算力提出更加苛刻的要求,长远来看,这将助力“星数地算”的快速发展。

天空地一体化的耕地“非粮化”监测技术研究

耕地“非粮化”是影响国家粮食安全和农业持续稳定发展的重要因素。本文面向耕地“非粮化”监测与监管需求,以广东省廉江市为研究区域,在收集第三次全国国土调查和永久基本农田等业务数据资料基础上,充分借助卫星遥感天基平台可大范围、低成本采集地面数据优势,利用无人机空基平台可多角度、灵活获取数据高分辨率航片数据特点,结合网格化的地面调查验证手段,探索天空地一体化的耕地“非粮化”遥感监测调查技术流程与方法,开展耕地“非粮化”监测工作,实现耕地全生命周期的科学精准监测,为高效支持粮食安全保障工作和全面推进乡村振兴提供数据决策支撑。

测绘与地理信息新技术在土地综合整治中的应用分析

土地综合整治是增加耕地数量、提高耕地质量和土地利用效益、改善乡村生态和促进乡村振兴的重要举措。测绘与地理信息技术为土地综合整治项目的立项、规划设计、实施、后期管护和监管提供了重要的数据支撑和高效的技术手段。文章主要阐述了卫星遥感、航空摄影测量、机载激光雷达等测绘与地理信息新技术在土地综合整治中的应用情况,详细说明了这些新技术的特点和具体应用情况,分析了新技术应用存在的不足并提出了未来的改进方向。

多源卫星影像的摄影测量遥感智能处理技术框架与初步实践

回顾并分析了摄影测量与遥感学科的发展历程,并针对大数据和智能化测绘新时代的多源遥感影像精准快速智能处理的迫切需求,本文提出摄影测量遥感的科学概念。全新的摄影测量遥感主要由摄影测量和遥感两个学科的交叉融合而形成,致力于研究解决同步探测被摄目标的几何位置、物理属性、语义信息和时序变化关系的理论方法及技术问题,其理论基础和支撑学科包括摄影测量、遥感、人工智能、大数据处理与高性能计算等,将突破目前摄影测量侧重几何处理、遥感侧重语义信息提取反演的相对独立现状和串行技术路线,通过几何模型与光谱辐射反射信息的深度交叉融合形成几何语义一体化处理机制。本文在阐述摄影测量遥感基本概念的基础上,初步探讨了其涉及的主要科学问题及相关研究应用领域,并以多源遥感卫星影像为例构建了一体化摄影测量遥感智能处理技术框架,通过语义信息提取与精准几何处理的交叉闭环融合,显著提升了高分辨率多源遥感卫星影像精准快速处理的自动化和智能化水平,多个应用实践初步验证了相关理论方法的正确性和有效性。

遥感卫星平台与载荷一体化构型

随着遥感卫星制造技术的不断提高,高精度、高敏捷性、低成本遥感卫星的需求日益强烈。平台与载荷一体化设计是未来高精度、高敏捷性、低成本遥感卫星发展的重要方向之一,平台与载荷一体化构型设计是平台与载荷一体化遥感卫星的关键。目前已有多颗平台与载荷一体化构型的遥感卫星在轨飞行,中国尚处于起步阶段。文章分析了平台与载荷一体化设计的遥感卫星构型;从提高图像定位精度、降低卫星质量、降低建造成本等方面,分析了平台与载荷一体化构型的优势;对载荷设计需具有整星级优化理念、载荷需提供多种接口、平台与载荷间具有强耦合关系等一体化构型的特点进行了总结;给出了一体化构型的建议,如整星形状设计、主承力结构设计、大型部件布局等。

航天积分球面均匀性检测的研究

航天积分球发光面辐亮度均匀性的测量历来是一个难题,如何精确地、无干扰地测量出它的面均匀性,是人们一直在研究的课题。为了准确地测出我国减灾卫星的HJY20-1-A卫星超光谱成像仪星上定标积分球的面均匀性,中国科学院安徽光机所研制了一套测量小口径积分球面均匀性的检测系统,该系统使用透镜成像进行间接检测,采用计算机控制扫描,对高精度标准探测器采集的数据进行分析处理,从而得到该积分球的面均匀性,并用此系统对航天积分球进行了测量,得出该航天积分球的面均匀性小于0.5%,测量误差小于万分之五,该系统具有较高的精度和重复性。

遥感卫星地面接收系统一体化设计

依据遥感卫星地面接收系统的技术需求,在进行地面接收系统设计时,将多套卫星地面接收系统作为一个整体进行设计,提升了系统设备的共用性、互换性,提高系统可靠性和运行效率。该设计已用于相关工程项目中,使用结果表明该设计合理可行。

微纳卫星光学有效载荷的发展机遇与挑战

目前,微纳卫星已成为航天活动的热点领域之一,向着高性能、智能化、网络化方向发展,在航天创新发展中的作用越来越突出。微纳光学载荷要求具有体积小、质量轻、成本低等特点,各类新型微纳光学载荷技术不断发展,提供了新的解决方案。文章介绍了光学遥感微纳卫星的整体技术发展情况,结合低成本商业遥感等应用方向,分析了微纳卫星光学有效载荷的发展趋势和新型微纳卫星载荷发展面临的机遇与挑战,提出了微纳光学载荷的设计理念和关键技术,论证了在轨深度数据处理对微纳卫星星座的重要意义。文章为研制成本低、分辨率高和机动性能力强的微纳型遥感卫星提供技术基础,并提出了中国光学遥感微纳卫星的后续发展建议。