卫星内无线光网络通信技术及其实现

卫星内无线光网络通信的基础在于卫星内无线光通信链路. 为保障链路质量, 必须解决适合卫星内环境的抗噪和抗多径损害等技术问题, 以及相关设备的适当重量、体积和功耗等实现问题. 其关键是结合载波和卫星环境的特性, 并配合其它卫星技术研究无线光网络通信技术. 实验表明, 在卫星内实现适应编码调制和脉冲波形技术, 无线光噪声复合消除技术、后验均衡技术和有序捆绑解调解码技术等, 点对点和点对多点高速光链路误码率达到了正常通信要求. 为进一步利用无线光属性组建高服务质量（QoS）网络, 获得高的整体通信效率奠定坚实根基.     

基于地基观测的时序卫星红外光谱建模与分析

针对地基观测的卫星红外光谱受复杂因素的影响和外场试验对测量卫星物性信息的缺乏,无法解释卫星红外光谱反演出特征的有效性和具体物理意义的问题,提出了一种基于地基观测的卫星热红外光谱的建模和分析的方法.首先,考虑了太阳辐射、地球辐射、卫星各面对探测器的可见情况、地基探测器可探测卫星的范围、大气衰减等因素的影响,更加准确地建立卫星热红外光谱模型.然后,以风云三号卫星为例,利用该模型计算了在观测时序上卫星在地基探测器入瞳上的3—14μm红外光谱辐照度;分析了影响卫星红外光谱变化的主要因素.最后,利用普朗克函数拟合卫星红外光谱,提取出特征与卫星的物性比较,并对其进行分析.结果表明:在各种影响因素中,由卫星运动引起的对探测器可见情况的改变是影响卫星红外光谱数据的主要因素.等效温度和等效面积物理含义能被有效地解释,等效温度接近于太阳帆板的温度,温差仅在15 K左右,等效面积能表征卫星投影面积的变化;发现利用帆板和本体有较大的温差,能实现帆板和本体的分离,并实现新特征的提取.     

运动状态对卫星多谱段光学特性的影响分析

综合考虑卫星的背景特性、材料特性、结构特性和轨道特性,研究了在轨运行卫星存在的自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动状态对卫星光学特性的影响。基于光辐射理论,结合探测器的性能参数,建立了自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动类型卫星的多谱段光学特性计算的数学模型,并进行了实验验证。以海洋一号卫星和实践二号卫星为例,进行了运动状态对卫星多谱段光学特性影响的仿真分析。仿真结果表明,不同运动状态的卫星多谱段辐射特性存在较大的差异。分析结果可为卫星的探测和辨识提供一定的参考价值。     

星载TDICCD界面颤动的动力学模型及共振点扫描研究

简要分析了高分辨率星载遥感TDICCD相机的成像原理,研究了基于混合界面颤动的星载遥感TDICCD相机动力学分析模型.结果表明:星载遥感TDICCD相机对地观测时,载体部件的运动使相机产生振动响应,该响应会对成像质量有影响;对星载TDICCD相机进行了共振点扫描试验,试验测量了多点的加速度信号,并用信号分析仪进行了数据处理,获得了星载遥感TDICCD相机共振点扫描结果.这些动态特性结果为星载遥感TDICCD相机的防振、隔振设计提供了参考.     

运载火箭剩余推进剂羽流污染量计算

应用真空技术,分析了CZ-4B运载火箭的第三级火箭在星箭分离后,贮箱内剩余推进剂排放的物理过程及推进剂排放对FY-1卫星及SJ-5搭载卫星的可能污染量,给出了问题的基本假设、物理模型和数值解法.对卫星及其副星在排放过程中所遭遇到的最大污染量,给出了计算和分析结果.     

在轨卫星星等建模与计算

星等的大小代表了星体对于人眼的可观测程度。卫星星等的理论计算对于观测跟踪卫星光学系统设计等具有重要的指导意义。结合天文学、轨道动力学、辐射度学、光度学和计算数学理论,建立了计算人造卫星星等的物理数学模型。计算了卫星的可见光反射能量随轨道运行的瞬时特征,结合人眼的视觉特性,推导出了轨道卫星星等的计算方法,并进一步针对卫星表面为灰体的情况给出了一种计算卫星星等的方法及星下点卫星星等的周期性计算曲线,结果表明:星下点观测的卫星星等随卫星在轨道上位置的变化非常显著,对同一卫星,不同星下点观测到的星等差异仅在日照区就可达5个等级之多。     

同步卫星扫描视锥与轨道的绘制算法

为了模拟同步卫星在外太空的飞行状态,建设先进的同步卫星模拟仿真系统对于卫星的研制与性能分析有着重要的意义;由于卫星是在特定的轨道上飞行,所以对卫星轨道的绘制建模是卫星模拟仿真系统开发中关键的一环;在这篇文章中介绍了同步卫星与地面观察站通信过程中的扫描视锥与同步卫星运行轨道的绘制算法,重点探讨了基于OpenGL基本矢量图元的绘制以及利用世界坐标系和向量的方法对在绘制过程中所需数据的求解过程;分析了根据同步卫星的运行姿态与其所在轨道的位置来确定同步卫星扫描视锥的角度;最后通过一个虚拟世界的3D引擎验证算法的可行性与绘制效果。     

面向应用需求的遥感卫星载荷空间分辨率标准化研究

遥感应用需求是对地观测卫星载荷设计的出发点和落脚点,载荷的通用化、标准化、系列化是未来载荷发展的必然趋势。在对遥感应用需求分析的基础上,从应用部门关注的空间分辨率这一主要指标对遥感卫星载荷标准化进行了研究,提出了我国对地观测卫星载荷的空间分辨率设计标准,对促进遥感卫星载荷的大规模批量生产、节约设计成本具有重要意义。     

中尺度沙尘暴对量子卫星通信信道的影响及性能仿真

中尺度沙尘暴是美国内华达州、我国北部及中东国家等地沙尘天气的常见形式.为了研究中尺度沙尘暴对量子卫星通信信道的影响,首先分析了沙尘暴的物理特性,根据中尺度沙尘暴的扩散模型,提出了中尺度沙尘特性与量子纠缠度的关系;然后仿真了沙尘特性对量子卫星信道参数的影响.结果表明,如果沙尘扩散时间为12 h,中尺度沙尘粒子半径分别为1和25μm,则量子卫星信道的纠缠度依次为0.6和0.4,信道的利用率分别为0.9和0.8,信道容量分别为0.95和0.8.由此可见,量子信道的各种参数与沙尘暴的特性密切相关.因此,为了提高量子卫星通信的可靠性,应根据沙尘灾变程度,自适应调整卫星信道的各种参数.     

BeiDou Short-Message Satellite Resource Allocation Algorithm Based on Deep Reinforcement Learning

The comprehensively completed BDS-3 short-message communication system, known as the short-message satellite communication system (SMSCS), will be widely used in traditional blind communication areas in the future. However, short-message processing resources for short-message satellites are relatively scarce. To improve the resource utilization of satellite systems and ensure the service quality of the short-message terminal is adequate, it is necessary to allocate and schedule short-message satellite processing resources in a multi-satellite coverage area. In order to solve the above problems, a short-message satellite resource allocation algorithm based on deep reinforcement learning (DRL-SRA) is proposed. First of all, using the characteristics of the SMSCS, a multi-objective joint optimization satellite resource allocation model is established to reduce short-message terminal path transmission loss, and achieve satellite load balancing and an adequate quality of service. Then, the number of input data dimensions is reduced using the region division strategy and a feature extraction network. The continuous spatial state is parameterized with a deep reinforcement learning algorithm based on the deep deterministic policy gradient (DDPG) framework. The simulation results show that the proposed algorithm can reduce the transmission loss of the short-message terminal path, improve the quality of service, and increase the resource utilization efficiency of the short-message satellite system while ensuring an appropriate satellite load balance.     

基于小波的干涉多光谱卫星图像压缩方法

分析了干涉多光谱卫星遥感图像的成像特性,并根据该类图像对压缩效果的要求提出了一种基于小波分层树集合分割排序（Set Partitioning Hierarchical Trees,SPIHT）的局部图像优先编码方法,通过对图像小波域系数的局部增强,获得了对图像重要数据优先编码的特性,在8倍压缩比的条件下获得了满意的效果。用该方法对多幅干涉多光谱图像进行了测试,测试结果表明：该方法性能优于其他多光 谱卫星遥感图像编码方法,并有利于在实时图像编码系统中得到应用。     

一种新型的双光束扫描卫星光通信捕获技术

提出了一种基于双光束扫描的卫星光通信捕获技术。使用两束信标光同时对目标卫星所在的不确定区进行扫描,目标卫星在探测到信标光后利用无线电信号向主动方卫星发送应答信号。通过对应答信号所携带信息的计算分析,最终确定目标卫星所在位置,实现捕获。数值仿真计算表明,该方法比传统方法扫描效率提高90%左右。     

基于Fourier-Mellin变换的气象卫星光谱图像配准

气象卫星光谱图像是气象科学和环境遥感科学研究的重要工具,而图像配准是气象卫星图像数据应用的前提。文章针对气象卫星光谱图像的配准问题,提出了一种基于Fourier-Mellin变换的自动配准方法。首先利用全球海岸线矢量图数据构造地标模板,地标模板是气象卫星光谱图像配准的参考图像;其次,根据云通道数据选择无云区域红外子图像,并利用Sobel算子对红外光谱图像提取边缘特征;最后利用Fourier-Mellin变换确定地标模板图像和红外边缘图像之间的仿射变换参数,从而实现红外光谱图像的配准。该方法本质是基于曲线匹配的思想,无需特征点提取,大大简化了配准流程。利用FY-2D气象卫星上获取的红外通道数据进行了实验,结果表明：该方法鲁棒性好,运算速度快,配准精度较高。     

Physical Explanation of Influence of Twin and Three Satellite Formation Mode on the Accuracy of Earth's Gravitational Field

The simulated results of the influence of twin and three satellite formation mode on the accuracy of GRACE Earth＇s gravitational field are interpreted from the viewpoint of physics. Because the effective satellite observation information of Earth＇s gravitational field recovery from three-satellite formation mode is only one time more than that of twin satellites, the improvement of the accuracy of Earth＇s gravitational field is far lower than one order of magnitude based on the simple two-times differences between three satellites. Three efficient ways of improving largely the accuracy of measurement of the Earth＇s gravitational field in the future international satellite gravity measurement programme, including proper decrease of satellite orbital altitude, the increase of accuracy from key payloads and an innovation of satellite observation mode are proposed.     

Dependence of the induced loss factor on the coupling forms and coupling strengths: linear analysis

The influence of a set of satellite oscillators on the response behavior of a master oscillator, to which the set is coupled, is of fundamental significance to structural acoustics and beyond. The focus is largely on the induced loss factor that the satellite oscillators generate in the impedance of the master oscillator. Much of the research work performed on behalf of this investigation employed basically sprung masses for the satellite oscillators. A sprung mass is a primitive type of satellite oscillator and, as such, limitations are imposed on the range of applicability of these research works. In this paper more elaborate satellite oscillators are introduced; and, especially, a wider range of coupling forms and strengths are investigated. A number of new insights are, thereby, obtained. In particular, this paper facilitates further studies of the relationships among the linear impedance analysis, the energy analysis and the statistical energy analysis. These studies are in progress and will be subsequently reported.     

实时比对法用于卫星星等测量及其精度评估

星等是卫星重要的光学特征之一,为实时、精确得到卫星的星等,在对卫星的探测中,探测系统首先跟踪测量目标卫星,然后对卫星飞过的附近天区的已知恒星进行测量,将CCD输出的卫星与已知恒星的灰度值进行比对得到卫星的星等,并利用同样的方法将两颗已知恒星的灰度值进行对比对该方法用于卫星星等测量精度进行了评估。实验结果表明,实时比对法用于卫星星等测量的精度为0.27星等,是一种有效的卫星星等测量方法。     

基于自校验直接线性变换的星载SAR图像定位方法研究

应用摄影测量理论,将星载SAR图像近似看作一个多中心投影传感器获取的等效影像,基于星载 SAR共线方程给出了SAR图像的自校验直接线性变换定位模型.选用一景北京地区RadarSat影像进行实验.结果表明,自校验直接线性变换模型表达简单,求解稳定,不需要任何轨道信息和成像参量且校正准确度保持在像素级范围之内,因而该模型适用于星载SAR图像的准确定位.     

Effects of film growth conditions on many-body photoemission satellites in heavy rare earths

Using angle-resolved synchrotron-radiation photoemission, we have studied the many-body satellite spectra of gadolinium and dysprosium overlayers on several substrates, including Cu(100), Ni(111), Si(111) and W(110). In addition to a 6 eV valence band satellite previous reported, we report the observation of a constant-kinetic-energy (CKE) satellite. We propose a model that describes both the 6 eV satellite as well as the newly observed CKE satellite. Our model explains in a single picture the presence and absence of the 6 eV satellite for a variety of film growth conditions.     

基于USB的卫星通用化地面测试软件的设计

本文将软件工程中的组件技术引入卫星测试领域,提出了利用测试功能组件构建通用化测试软件的设计思路。首先,对现有卫星型号的地面测试任务做共性研究;其次,总结通用化测试软件的研制需求;然后,进行软件概要设计和详细设计;最后,软件实现。经验证,本文提出的基于USB接口的卫星通用化地面测试软件,通用性强,能较好的满足多个分系统单机设备的测试要求。     

人造地球卫星运动方程的代数动力学算法数值解

代数动力学算法首次被用于求人造地球卫星运动方程的数值解，在四阶算法下，与Runge-Kutta算法和辛算法的计算结果作了比较.结果表明，代数动力学算法对于人造地球卫星长期轨道的计算有较高的精度.并讨论了地球四极和八极带谐项对卫星轨道的影响. 关键词： 人造地球卫星运动方程 代数动力学算法数值解 地球四极和八极带谐项对卫星轨道的影响