基于MapObjects的在轨卫星运行仿真

卫星轨道预报技术是与卫星通信及卫星回收的关键技术。该文将卫星轨道预报技术和计算机仿真技术相结合,提出了在GIS控件——MapObjects上建立卫星在轨运行仿真平台的设计思想。在综合卫星的轨道计算、覆盖区域推导与地图投影的基础上,设计了基于二维实时动态显示技术的卫星轨道预报仿真平台。该平台可用于卫星轨道预报的地面测试及分析,应用数据库技术进行卫星及观察站点的管理。在实时显示卫星当前的参数的同时,利用二维显示技术动态仿真演示卫星的星下点轨迹及其覆盖区域和太阳的位置及其照亮区域的变化。     

实际复杂约束条件下多星区域覆盖优化算法

利用多星协同对大面积区域成像侦测,要求在最短的时间内完成对给定目标区域的完全覆盖,得到卫星每次过境最优侧视观测方案。现有覆盖算法具低效耗时技术瓶颈,有空间覆盖率及时效性局限。充分利用卫星每次过境观测机会,综合考虑相机分辨率、太阳高度角、地面精度等约束条件,依据不同卫星侧摆能力、传感器可视性能以及卫星轨道参数特征,对区域目标进行量化覆盖分析,建立网格划分模型,提出基于一次覆盖策略的覆盖优化算法。该算法能适应实际复杂约束条件,在实际问题规模下,具有良好的效率,能满足工业精度要求。在仿真应用中检验了该算法的有效性和适应性。     

空间光通信中轨道短时预报

瞄准、捕获和跟踪(PAT)技术是星间光通信的关键技术之一,高精度卫星轨道短时预报能有效实现PAT.首先在EGM96地球引力场模型下建立了卫星状态动力方程和预报方程,然后改进基于数值算法的扩展卡尔曼滤波算法对卫星轨道短时预报,最后以champ卫星星载GPS实时定轨数据为卡尔曼滤波器观测数据进行仿真实验:预报卫星位置误差约亚米级,速度误差约0.05m/s;卫星位置和速度的均方差估计趋于稳定,在一定程度上能很好地克服离散误差和模型误差对轨道估计精度的影响.PAT瞄准精度约1.6 μrad.预报轨道精度能满足空间光通信PAT技术要求.     

卫星时间窗口计算的动态步长快速算法

针对卫星轨道连续跟踪采样的时间窗口传统计算方法计算量大、效率低的问题,提出了一种新的快速算法。为减少参与计算的采样点数量,算法通过预测参与计算对象之间距离动态调整采样步长;为使算法适于解决各类时间窗口计算问题,提出广义可视概念进行时间窗口判定。分别研究了卫星与地面点目标可见时间窗口、星间可见时间窗口、卫星对地面目标覆盖时间窗口、地面大范围区域卫星过境时间窗口的广义可视判断方法和预测距离计算模型。实验结果表明,算法与传统算法精度完全一致,效率提升约99.7%。     

基于GRASP算法的多成像卫星协同观测调度

针对摘要多成像卫星协同观测调度问题,具有观测任务的时间窗口、卫星存储及能量等约束,是一个NP难的组合优化问题。建立了多成像卫星协同观测调度模型,采用贪婪随机自适应搜索算法(GRASP)对问题模型进行求解,并且对基本的GRASP算法做出了一定的改进,在其初始解的构造阶段设计了定长受限候选列表和变长受限候选列表两种策略,在邻域搜索阶段结合模拟退火算法来搜索更好的解。仿真实例表明,该算法在解决成像卫星任务调度问题时是有效的。     

基于改进蚁群算法的成像卫星调度方法

成像卫星调度问题中约束条件数量众多且复杂,战场环境中,快速决策的要求增加了成像卫星任务调度的难度。针对这个问题,提出了一种加入精英策略的改进蚁群算法的多卫星成像调度方法,对算法的状态转移规则、信息素更新规则做了详细描述;并提出了基于启发式规则的任务路径处理流程,以此产生调度方案,评价路径优劣,反馈给蚂蚁路径搜索阶段。通过实例计算,并与贪婪算法和遗传算法结果对比,说明本方法能够获得更高质量的求解结果。     

面向观测任务的小卫星轨道仿真优化设计

研究对地观测小卫星轨道设计问题,是以区域覆盖性能为优化目标,对小卫星进行轨道设计。传统轨道设计方法要建立复杂的轨道动力学模型,优化过程计算量大、效率低,优化结果对不确定因素考虑不足。针对以上问题,结合遗传算法(GA)与灵敏度分析对面向区域观测任务的小卫星轨道进行优化设计。通过连接STK与VC实现覆盖性能计算,利用遗传算法实现小卫星轨道优化,采用灵敏度分析方法研究优化后的轨道参数变化对覆盖性能的影响程度。仿真结果表明优化后的小卫星轨道满足设计要求,能够达到覆盖性能最优。仿真结论,改进方法简单有效,优化效率高,可为实际工程中的小卫星轨道设计提供借鉴。     

基于C#的卫星轨道解算研究

通过对空间坐标系进行分析,建立了卫星轨道计算空间模型.结合两行轨道报数据(TLE),利用C#编写软件程序对该空间模型进行了验证,并对结果进行了分析.结果表明,该模型解算结果正确,满足空间目标轨道预报要求.     

全球成像系统2000卫星的姿态确定与控制

由Ball航宇公司设计的全球成像系统2000卫星,是新世纪商用遥感卫星的一员,目前正处于研制开发过程中。卫星姿态控制系统的设计既能满足用户的要求,也存在激烈的竞争,通过竞争产生了新一类廉价、灵巧和精确指向的卫星。为了在每个轨道周期中获得最大数量的、数据丰富的高品质图像,卫星上使用一精密敏感器和高性能执行机构,对卫星公用舱和望远镜和结构进行了优化,并且开发了设计精良、高保真度的姿态确定和控制算法。卫星上生跟踪器、环形激光陀螺、GPS接收机和大力矩反作用轮,为卫星的精确机动、望远镜指向和地面目标成像提供输入信息和驱动能力。卫星结构包括一个廉价的铝制公用舱,公用舱上按照运动学原理安装了一个精密的合成光学平台。姿态系统软件包括：鲁棒而精确的姿态确定算法,功能强大而易于运算的期望姿态状态函数,使结构激励极小的快速机动仿真软件,反作用轮力矩极小化函数,低干扰的太阳帆控制,以及一个灵活的电磁铁／磁强计动量管理系统。系统有多种可选用的运行模式,以及一个灵活的电磁铁／磁强计动量管理系统。系统有多种可选用的运行模式,包括固定或扫描地球目标的成像,固定或恒速惯性指向,用于下行链路传输和标定的轨道系指向,可选择的惯性姿态,轨道坐标姿态或者偏航等待姿态,电源保持安全模式,以及支持推力器开环与闭环点火的轨道调整模式。     

对地观测卫星数传预报仿真技术研究

对地观测卫星进行数据传输的前提是卫星要进入地面接收站的接收范围。对对地观测卫星数传预报仿真技术进行研究,不仅可以对即将过境接收站的卫星作出预警,而且能更真实地展示卫星过接收站的情景,具有实际和工程研究价值。主要从卫星轨道预报模型和卫星地面站间几何关系及地面接收圈计算方法几个方面开展研究,并介绍了基于WorldWind进行数传仿真的方法。最后的仿真计算结果证明计算精度可靠,动态仿真链路真实模拟出卫星过接收站的场景。     

联合估计混叠度，运动参数和高分辨率图像的JEMAP算法

本文提出一种空域联合估计混叠度，运动参数和高分辨率图像的JEMAP算法，以提高超分辨率处理的适应性，在地面上稳定地获得高于实测卫星图像中所用CCD设备成像精度的高清晰图像。算法根据星戡CCD设备的成像机理，定义卫星图像的混叠度，确定超分辨率处理模型，通过空域迭代联合估计混叠度，运动参数和高分辨率图像。实际卫星图像处理表明JEMAP算法具有很好的适应性和稳定性，包含先验约束能力较强，可以解开欠采样低分辨率输入图像的混叠，重构清晰卫星图像。     

基于贪婪算法成像侦察卫星调度方法研究

成像侦察卫星的调度问题需要考虑大量互相联系的约束条件,实现全面调度的难度比较大,特别是在作战的情况下,很难满足快速战略决策的要求,而且各种干扰因素将会对卫星的状态产生影响,需要优越的初始调度方案作为基础.针对以上提出的实际问题,首先对成像侦查卫星约束条件进行分析,在简单假设的基础上对问题进行描述,建立卫星调度的约束模型,基于贪婪算法原理,通过软件实现调度模型求解,得到成像侦查卫星的快速调度方案,为卫星任务状态变化的二次调度和满足快速战略决策提供比较令人满意的调度基础解.     

基于Landsat影像的ALEXI模型小流域验证

基于静止卫星数据开发的陆气相互作用模型(ALEXI模型)为地表能量平衡过程分析提供了大尺度空间拓展,为认识大尺度的陆气相互作用提供了新途径,已被应用于干旱监测、流域水文分析以及气候变化研究。使用高精度卫星分辨率获得的通量结果对ALEXI进行初步的验证与评估,选择下垫面类型复杂的小流域为研究区,以比较成熟的基于Landsat流域分析的SEBAL模型结果为验证源,对比分析同时期ALEXI模型的地表通量结果,研究发现ALEXI模型与SEBAL模型能够反映较一致的地表能量交换信息格局,统计分析能够得到较一致的结果。此外,由于模型自身的限制因素以及地表观测误差的影响,还需进一步开展定量对比验证方面的工作。     

基于层级任务网络的卫星自主规划模型与算法

针对面向任务的卫星操作计划自动生成(即卫星的自主规划)问题，采用层级任务网络规划的任务分解思想，在分析卫星系统结构的基础上，建立了光学成像侦察卫星的规划模型，定义了2种常规任务的任务分解方法。根据模型的特点，开发了一个基于任务分解方法的导引式求解算法。通过一个实例进行了验证，结果表明模型和算法能有效解决卫星的自主规划问题。     

一种卫星遥感影像村庄区域提取算法

卫星遥感影像提取村庄区域在地理和气象领域均有十分重要的意义.针对卫星遥感影像的特点,提出了一种村庄区域提取方法.利用改进的去雾算法对卫星遥感影像进行预处理,通过遥感卫星影像的颜色特征实现分割,结合村庄区域分布特点进行去噪处理,实现卫星遥感影像村庄区域的提取.实验结果表明:该算法能够对卫星遥感图像中不同类型村庄区域进行提取,且提取准确率高,可以应用于地理以及气象等领域.     

区域覆盖卫星星座设计

针对个性化卫星星座设计,给出了区域覆盖星座优化设计方法.建立了卫星星座设计模型,提出了卫星星座区域覆盖时间统计方法,给出了区域覆盖性能指标.采用混合编码的遗传算法对区域覆盖卫星星座进行优化设计.算例结果表明本文方法快速有效,优化结果满足任务要求.     

Linear mixture modelling applied to AVHRR data for crop area estimation

Abstract

A technique for estimating crop coverage using linear mixture modelling of multi-temporal Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) data is presented for a study area in northern Greece. This paper identifies some of the problems associated with using satellite sensor data with coarse spatial resolution for crop area estimation. Using satellite sensor imagery with a high spatial resolution to extrapolate ground measurements to AVHRR scales, the paper shows how the mixture model can be applied to AVHRR data in a mixed agricultural system. Crop areas are estimated to an average accuracy of 89 percent on regional scale using this technique. The results show that this linear mixture modelling has potential for operational crop area monitoring on a regional basis.     

基于模糊偏好的多目标成像卫星调度方法研究

不确定条件下的成像卫星调度问题是一个多目标优化问题。借鉴连续函数的鲁棒性优化思想,提出了一种基于邻域的鲁棒性指标,考虑多种约束条件,建立了多目标成像卫星调度模型。在考虑目标间偏好的情况下,提出了一种基于模糊偏好的多目标遗传算法。实例研究表明,该模型和算法能够有效地解决不确定条件下的成像卫星调度问题。     

Geospatial analysis of terrain through optimized feature extraction and regression model with preserved convex region

In this paper, cat optimization algorithm for feature extraction in satellite image has been proposed. In cat optimization, cost function computes the pixel in the satellite image to preserve the boundary shape and avoid non-convex part of the contour of the image. However, the existing feature extraction optimization algorithm measures the distinct data framework and thematic information to insight land cover such as waterbody, urban and vegetation. The land cover is obtained from different optimized feature extraction algorithms never provide proper boundary shape and land feature. Furthermore, the proposed cat optimized algorithm distinguishes the inner, outer and extended boundary along with the land cover. The cat-optimised algorithm for low and high-resolution satellite image shows the better result of 85%, with the preserved convex region when compared with the existing feature extraction algorithm such as fuzzy and Particle Swarm Optimization (PSO).     

基于改进烟花算法的密集任务成像卫星调度方法

传统卫星调度模型一般比较简单,当问题规模较大、任务比较集中时,往往会出现任务之间相互排斥,任务收益较低等缺点。针对这个问题,提出一种基于改进烟花算法（IFWA）的密集任务成像卫星调度方法。该方法在分析密集任务处理及成像卫星观测特点的基础上,首先对任务进行合成约束分析,然后基于合成任务综合考虑成像卫星可观测时间、任务间姿态调整时间、成像卫星能量和容量等约束因素,建立基于任务合成的多星密集任务调度约束满足问题（CSP）模型,最后改进烟花算法对该模型进行求解,利用精英选择策略在保证种群多样性同时加快了算法的收敛,得到较优的卫星调度方案。仿真结果表明该模型相比没有考虑任务合成因素,收益平均增加30%~35%,改进算法后效率上提升32%~45%,有效保证了调度方案的可行性和有效性。