卫星地面任务控制系统的关键技术

在分析多星多任务遥感卫星地面系统任务处理特点的基础上,引入任务流程模板,利用数据库和消息中间件相结合的信息管理机制,采用Spring框架及Expect脚本设计具有良好可扩展性和通用性的任务控制系统,对系统中的关键技术进行详细阐述。该系统适用于多星多任务的处理,具有良好的平台可移植性,既适用于集中式卫星地面系统架构,也适用于分布式卫星地面系统架构。     

基于工作流的新一代多卫星地面预处理系统设计与实现

在分析现有各种遥感卫星地面预处理系统的基础上,指出制约实现通用地面预处理系统平台的因素,提出了一种基于工作流技术的新一代多卫星地面预处理系统实现方案,并成功进行了工程实践,解决了卫星地面预处理系统多卫星载荷处理功能扩展问题。     

多光谱影像星上压缩方法探讨

在星地数据传输信道带宽有限的情况下,为提高星载影像数据的单轨下传量,科研人员已开展卫星影像数据星上压缩方法的研究工作。区别于全色影像的压缩,多光谱或高光谱影像的星上压缩不仅需要考虑诸如JPEG等基于空间相关性的压缩算法,还需要结合如PCA等基于谱间相关性的方法,从而在数据压缩过程中保证空间和光谱两方面的信息保真度。因此,本文将回顾目前基于空间变换和谱间变换,以及基于内容的遥感影像压缩方法。进一步针对常规性监测和灾害应急监测两种需求,在考虑星上数据预处理和智能处理的基础上,提出了一种多光谱或高光谱影像星上压缩的理论框架及其对应的地面数据处理流程。最后,本文指出了多光谱或高光谱影像星上压缩研究工作中需进一步探讨的若干技术问题。     

基于LabVIEW的卫星有效载荷遥测数据解析处理方法

针对有效载荷遥测数据解析处理难以适应不同卫星载荷的地面测试通用性的问题，提出了一种基于LabVIEW的遥测数据解析处理方法。该方法将底层硬件控制及顶层数据分析功能独立，构建一个UDP网络，以JSON数据作为各独立控制系统间交换接口。遥测解析系统接收底层RS422通信系统送来的JSON格式原始遥测数据包，根据可设置的配置文件完成识别遥测包类型、提取预设原始参量、解析参数、存储显示数据，向顶层控制系统转发JSON格式解析后数据。所设计的测试系统经2个卫星载荷的实际工程应用和3个卫星载荷的桌面仿真测试，实现了不同载荷遥测数据解析通用性，可为快速搭建地面测试系统提供设计参考。     

基于混沌和斜变换的卫星图像抗压缩隐藏传输

针对星上一些重要图像数据的传输问题,提出了一种基于混沌序列和斜变换的大容量卫星遥感图像抗压缩隐藏传输方法.通过利用混沌序列随机选取原始高分辨率遥感载体图像块,并对其进行斜变换后在斜变换域中高频系数中嵌入秘密图像的斜变换系数,对选取的载体图像块进行逆斜变换得到含密载体图像.含密载体图像在经过卫星数传系统有损数据压缩后下传,地面接收端可以从解压后的含密载体图像中正确提取秘密图像.实验结果表明,提出的隐藏算法可抵抗星上JPEG2000有损压缩,并在保证良好的不可见性的情况下获得了较高的嵌入容量,可应用于卫星数据传输.     

多源遥感数据挖掘系统技术框架

陆地资源卫星源源不断地把遥感数据传输至地面，卫星地面接收站积累了海量的卫星遥感数据。遗憾的是，由于缺乏针对遥感数据的有效的数据挖掘和知识发现技术，致使遥感数据中的绝大部分信息没有得到充分的利用。对传统的数据挖掘和知识发现技术进行技术革新和改造，研究针对多源遥感图像的数据挖掘和知识发现技术，不仅可以提高遥感解译的自动化和智能化水平，而且可最大限度地开发和利用遥感信息。为了能允分利用遥感数据，在传统数据挖掘和知识发现技术的基础上，首先探讨了遥感数据挖掘和知识发现的技术流程，然后设计了多源遥感图像数据挖掘系统框架，最后提出了多源遥感图像数据挖掘系统的原型，从而为进一步开发和研制多源遥感数据挖掘系统奠定了技术基础。     

天空地一体化热红外遥感图像仿真算法研究

遥感图像仿真对航天传感器前期技术论证以及遥感应用模型算法开发起到了重要作用。针对国内外热红外对地观测计划蓬勃发展的同时对热红外遥感模拟图像提出了迫切需求,提出了天空地一体化热红外遥感图像仿真算法。采用集地面场景模拟、大气辐射模拟、遥感器模拟于一体的全链路热红外遥感图像仿真模拟方法,实现了星载推扫式热红外遥感图像仿真;设计并开发了天地一体化热红外遥感图像仿真系统,同时对模拟出的热红外遥感图像进行了几何和辐射方面的评价和分析。实验效果表明,该算法可为热红外遥感器的性能评价与数据预处理算法预研究提供强大模拟数据支撑。     

博弈协商策略下的多星分布式协同任务规划EI北大核心CSCD

随着星载智能水平、航天运载能力、星间通信能力的全面提升,智能化、组网化、自治化的卫星系统成为当前发展趋势,传统的集中管控方式已难以适应未来分布式卫星系统的综合管理需求.针对分布式遥感卫星系统任务规划问题,本文提出了一种博弈协商机制的多星自主分布式任务规划模型.在该模型中,每颗卫星作为“理性”个体参与任务规划,在每轮博弈中基于局部目标信息和全局交互信息,利用自适应粒子群优化算法不断更新自身的“行动”,直至达到系统平衡.仿真结果显示,分布式任务规划方法能够灵活地应对不同规模的问题场景,算法性能不会随着问题规模的增大而出现显著的下降,有效地克服了传统方法在大规模任务规划场景中优化时间激增、收敛速度慢等缺点,能高效地获取全局性能较优的规划解.     

遥感卫星地面站业务运行管理系统模型和流程设计方法

业务运行管理系统是遥感卫星地面系统业务运行的组织和管理中心,但是不同的遥感卫星地面系统因其业务和功能设置不同,其业务运行管理系统在设计上也千差万别。本文分析了业务运行管理系统的特点、国内各个遥感卫星地面应用系统业务运行与管理的共性与特性,设计了一种具有树状层次结构的适合多种遥感卫星地面系统业务运行管理的通用业务模型,并且引入了面向对象技术进行业务运行管理系统的流程设计。该业务模型和系统流程设计方法兼具通用性和可扩展性,既能够适应不同的遥感卫星地面应用系统的业务运行管理系统的设计与实现,又能够通过灵活配置与扩展,在设计和实现中适应业务不同的需求和业务种类的变化。     

卫星任务调度统一化建模与多策略协同求解方法

针对卫星任务调度“一星一系统”、测运控分离的现状,以卫星执行任务产生的星上独立事件和星地协同事件作为调度对象,以事件可执行时机作为调度资源,建立卫星任务调度统一化约束满足模型,将传统运控任务调度与测控任务调度纳入统一的建模方法.为保障模型的通用性和适应性,设计包含构造启发式、智能优化和针对性算法改进的多策略协同求解方法,搭建卫星任务调度算法与调度模型松耦合、模块化的系统架构.实验测试表明,所提出方法能够弥补传统模型在敏捷遥感卫星任务调度和高轨卫星测控调度场景下的局限性,在Benchmark问题和实际应用场景中均表现出良好的适用性和优化效果.     

卫星遥感及图像处理平台发展

航天科技是国家综合国力和科技实力的重要体现,而卫星遥感则是航天科技转化为生产力最直接、最现实的途径之一。遥感数据获取与分发、数据处理与信息提取是卫星遥感应用的两个基本步骤。随着国家民用空间基础设施规划中的遥感卫星体系稳步推进,以及商业卫星遥感的蓬勃发展,我国的卫星遥感数据获取能力呈现质量齐升之势。但同时,作为卫星遥感应用的基础设施和关键工具,遥感图像处理系统平台逐渐成为制约自主卫星数据应用和空间信息业务发展的重要因素之一。本文围绕卫星遥感对地观测主题,从卫星遥感数据获取能力、卫星遥感数据处理系统平台两方面,对国内外现状进行综述,在此基础上分析了卫星遥感的发展趋势。     

基于流式计算的遥感卫星数据快视处理方法

随着高分辨率遥感卫星数据获取能力和地面数传接收能力的提高，现有遥感卫星快视处理系统的处理负载增大，实时性要求越来越难以满足。针对这些问题，采用流式计算思想提出了一种新的遥感卫星数据快视处理系统设计方法。在分析遥感卫星数据快视处理数据流特点的基础上，应用Storm框架对现有系统进行并行优化，设计遥感数据流处理任务拓扑结构，同时利用消息队列中间件Kafka改进处理单元间数据交换和数据缓存方式。实验表明，该系统在数据吞吐率和可靠性方面测试效果良好。     

中国遥感软件研制进展与发展方向——以像素专家PIE为例

随着航天航空遥感技术的飞速发展，立体式、多层次、多视角、全方位和全天候对地观测的时代已然到来。如何激活数据价值，更好地服务行业应用，满足快速增长的遥感应用需求，成为遥感企业面临的迫切课题。遥感图像处理软件作为遥感数据与行业应用的桥梁，在遥感产业化过程中发挥着不可替代的作用。本文概述了国内外遥感卫星数据和遥感软件发展历程，通过中国国产遥感图像处理软件——像素专家（pixel information expert，PIE）阐述了国产遥感软件的研制进展、典型应用和未来技术发展方向。PIE软件具有多源遥感载荷全方位支持、全谱段要素信息智能提取、多行业全业务链深度融合、海量遥感数据快速处理和自主产权程序完全可控等5大核心能力。未来将加强与大数据、云计算和人工智能等技术前沿领域的交叉融合，提升遥感数据分析处理、知识挖掘与决策支持能力，实现遥感数据的按需获取快速传输和专题信息聚焦服务。     

机载实时数据处理系统研究与改造

基于卫星链路的航空遥感图像实时传输系统是为了监测大面积的自然灾害而建造的,对于取得灾害的第一手资料意义重大。机载实时数据处理系统是其中最重要的一部分,本文详细描述了其硬件组成及配置,并采用比较新颖的方法设计和编写了相应的软件,实现了数据接收、压缩、加密和卫星通信等功能。根据相关接口规范和传输协议,加上可靠的硬件和灵活的软件设计,实现了可模拟成像器有关功能的模拟机,该模拟机的成功实现为整个系统的研制和调试创造了非常方便的条件。该系统可以广泛地应用于防洪抗旱等部门,为防灾减灾提供了有力的参考方法和依据。     

基于VP技术的星载智能计算机虚拟原型机的构建

作为新技术和新生产力水平基础上涌现出来的产物,以全新设计理念研制的现代小卫星相较于传统大卫星在功能密度上有了显著提升,得到了广泛的应用。针对目前现代小卫星技术面临的设计复杂度提高和研发周期缩短的双重压力,提出了一种基于虚拟原型（Virtual Platform, VP）技术来构建星载智能计算机的虚拟原型机的设计,利用SystemVerilog的直接编程接口（Direct Programming Interface, DPI）技术在仿真验证平台上对C语言的调用,实现不同硬件平台间的通信,模拟星载计算机在轨运行的数据流向。该设计能缩短卫星的研发周期,降低卫星研制的成本。通过工程实例中虚拟原型机中的构建流程展示,结果证明,基于VP技术构建的虚拟原型机能够模拟星载计算机的部分工作流程,实现星载计算机的功能仿真,满足了商业小卫星快速迭代的研发需求,为小卫星的研制提供新的思路。     

高速遥感图像实时压缩仿真系统研究

随着遥感技术快速发展，遥感图像数据已成为空间信息的重要数据源之一，卫星遥感图像高速实时传输已经成为当前研究的热点问题，并伴随着巨大的市场需求。该文针对卫星上遥感图像数据实时高速压缩、传输的需求。在Visual C＋＋环境下，建立了对卫星遥感图像进行压缩、传输、解压、接收、显示等过程进行仿真研究的仿真系统。该系统主要使用JPEG2000算法进行了仿真分析，在仿真系统的设计实现中采用图像分块压缩等关键技术，并针对压缩速度提出了压缩效率、信噪比等评价指标。仿真结果证明了图像数据压缩系统的有效性。该项研究成果可以用于对遥感图像实时压缩算法进行仿真研究和分析，也可作为地厩图像处理系统对遥感图像数据进行观测。同时，该文研究内容还将有效地提高图像数据系统的压缩传输效率。     

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。     

一种卫星半实物模拟训练等效器的设计与实现

由于在实装上进行卫星地面测试的日常训练可能会造成设备的严重损耗,不能用真实卫星作为日常训练对象。通过分析大量卫星的供配电特性,设计半实物供配电设备模拟器,用其代替真实部件引入闭环回路,实现卫星内部供配电分系统的实物等效。以计算机为核心实现数据采集及数据处理系统,并可实时接收遥控指令、模拟生成遥测数据,配合地面测试系统响应测试流程。硬件实物仿真设计了数据采集、信号产生等硬件板卡,实现配电等效、指令等效、测量等效的功能。模拟器整体设计以PXI总线为接口,满足了系统的模块化及通用化设计,可方便实现其他模拟器的组合及扩展。经过现场运行表明及用户实际测试表明,该设备可完全替代卫星供配电分系统实现卫星电气性能模拟,有效配合地面测试人员的日常训练。     

使用OpenCL技术的影像快速畸变纠正方法在异构平台上的应用分析

针对海量遥感数据应用中日益显著的处理效率低下和计算瓶颈问题,基于通用计算机图形处理单元的编程开发使用OpenCL并行处理技术对遥感数据处理及其过程进行加速,旨在为遥感影像大数据处理提供一条更为高效的途径。在不同显卡平台上对影像畸变纠正实施并行处理,结果表明,OpenCL技术在提高影像畸变纠正的速度方面作用显著,可取得29.1倍的最高加速效果;与CUDA并行处理技术的交叉验证进一步凸显了OpenCL技术在异构平台上实施并行处理时所具有的通用性的优势。