敏捷卫星地面任务规划系统研究及应用算例

敏捷卫星借助大范围快速姿态机动能力,大大增加了对目标的观测机会,使卫星具有更强的观测能力。在功能和性能大幅提高、平台能力不断增强、应用灵活性不断提升的同时,敏捷卫星也给卫星任务规划技术带来了新的挑战。本文分析敏捷卫星任务规划的特点,并在此基础上提出基于星上资源模型的地面任务规划系统,介绍应用算例,最后展望未来卫星任务规划的发展方向。     

一种面向区域目标的敏捷成像卫星单轨调度方法

目的 针对传统卫星调度方法难以满足应急观测强时效性的问题,提出一种针对敏捷成像卫星的调度方法。首先动态计算敏捷卫星观测摆角、幅宽和持续时间,再以平行条带分割区域目标,获得最小姿态调整时间;在此基础上,设计等步长搜索算法求解对区域目标的最佳观测点。构建了包含4颗敏捷成像卫星的STK 仿真场景,仿真结果说明该方法在提高观测目标覆盖率的同时减少了获取影像的时间。     

一种大倾角敏捷成像卫星影像的直接定位方法

发展光学敏捷成像卫星的应用是国际上高分辨率对地观测领域的主要趋势,卫星在轨机动能力的增强使大倾角成像条件下的无控定位问题成为热点。为了获取影像对应的准确物方坐标,该文结合大倾角光学敏捷卫星的成像特点,对卫星俯视、侧视成像以及地面分辨率变化等系统误差源及其变化规律进行定量化推导分析,并在此基础上提出了适合短时间成像的轨道运动模型和参数估计方法,建立了顾及大倾角成像特点的严格几何定位模型,提供了影像无控制点直接定位的处理流程。实验结果证明所提出的方法能够较好地校正大倾角成像的几何偏差,使严密无控定位精度控制在1个像素内的水平。     

航天摄影测量卫星任务规划与决策系统

航天摄影测量卫星任务规划与决策系统的研制成功,从根本上改变了以往通过人工费时费力制定摄影任务计划而且精度不高的这一瓶颈问题,提高了任务规划自动化程度和工作效益2005年获部级科技进步二等奖.     

多用户对地观测需求统筹处理模型研究

用户对地观测需求包括区域调查、区域目标监视、海上动目标观测等复杂任务类型。采用基于层级任务网络(HTN)技术建立多用户对地观测需求预处理模型,分析各用户对观测目标区域、观测时限、传感器空间分辨率及光谱要求,将复合任务分解成元任务。将面向需求的局部规划与面向任务的全局规划相结合,便于发挥人机交互决策优势,同时提高用户需求的满足度与对地观测系统的效能。     

面向区域成像任务的环月卫星侧摆角优化方法

面向月表大区域成像任务需求,提出了拼接成像侧摆角优化方法。针对区域覆盖率计算,提出了基于矢量多边形逻辑运算的成像覆盖率快速计算方法,可在保证计算精度的同时降低计算复杂度;构建拼接成像任务侧摆角优化模型,采用基于sigmoid函数的自适应遗传算法求解;并采用两组仿真数据验证了该优化算法的可行性。     

遥感卫星的轨道外推方法

通过星载GPS接收机直接确定卫星星历是低轨卫星定位的一个重要手段。由于低轨卫星的高机动性和GPS接收机较低的运算速度,导致有时下传星历数据的间隔非常大,要荻取连续的卫星轨道数据需要进一步处理。在分析遥感卫星轨道特点的基础上,提出一种新的简化轨道摄动力模型,利用模型实现了轨道外推,并利用最小方差序列匹配对低轨卫星外推数据进行修正。通过仿真验证,该算法在一定时间范围内可以达到较高的精度。     

北斗系统高轨卫星高精度定位模型病态性分析及改进方法

分析了北斗卫星导航系统高轨卫星的运行特征,基于此解释了定位模型中出现病态性问题的原因。在网络实时动态基线处理中,针对这种病态性问题,通过对两个天顶对流层参数加以约束,提出了基于部分岭估计的模糊度浮点解快速解算的改进方法。该方法能够提高模糊度浮点解的精度,进而缩小浮点解的搜索空间。因此在此基础上结合最小二乘降相关分解法固定模糊度时,能够增大模糊度固定解的合格基线方差比值,从而提高模糊度固定解的准确率。实验算例的结果表明该算法的正确性和有效性。     

卫星激光测距系统的异常检测及其稳定性监测

针对卫星激光测距系统(SLR)的稳定性问题,该文分析了北京房山kHz地靶观测数据,根据系统延迟的统计信息构建异常辨识统计量,剔除异常数据。地靶有效数据在一个较小的范围内集中,变化幅度0.25ns左右;分析了单次系统延迟变化在0.2ns左右;通过ARMA时间序列分析方法,确定2018年北京房山SLR系统延迟的变化规律,建立SLR系统延迟变化的预报模型;最后,根据预报模型,对系统延迟进行短期预报,以检测SLR系统异常,实现对SLR系统运行稳定性监测的目的。     

大型网络中容量受限的疏散路径规划方法

针对启发式算法利用Dijkstra算法求解大型动态网络中疏散路径规划问题时,存在疏散时间长、稳定性差等不足,该文提出了一种改进CCRP的方法,即用蚁群算法替代Dijkstra算法求解最优路径,进而减少疏散时间,增加估算疏散时间的精确性。实验表明,该方法能够在大型动态网络下实现路网容量受限的疏散路径规划有效求解,具有疏散时间短、疏散路径少、线性关系强等特点,相比原有CCRP算法更能满足实际疏散的需要。在寻找最优路径上采用蚁群算法求解,相比贪心算法更能支持全局最优、并行计算、疏散效率更高,在支持路况信息实时更新、大规模人群快速疏散、及时调整疏散路线等方面更具优势。     

地铁结构变形预测的时间序列模型方法研究

本文根据南京地铁某区间隧道结构变形监测数据,分别采用回归分析方法和时间序列分析方法建立模型,对地铁结构变形进行预测。计算结果表明在该工程实例中,回归分析模型的预测精度约为±0.20mm,时间序列模型的预测精度约为±0.08mm,较回归分析模型提高了60%,能够较好的对地铁结构变形进行预测。     

资源卫星（可见光）遥感数据获取任务调度优化算法研究

从资源卫星（可见光）遥感数据获取任务调度的影响因子分析入手,在研究国外相关遥感任务调度算法的基础上,提出了基于目标的卫星遥感任务调度算法规则,并依据该规则研究建立了算法实现流程,以解决用户需求和星地资源使用约束之间的冲突,从而有效地满足用户对遥感数据的需求。     

卫星遥感影像有理函数模型优化方法

针对高分辨率遥感影像有理函数模型（RFM）在实际应用中存在过度参数化和定位精度不高的问题,提出基于离差阵和消去变换及残余系统误差补偿的高分辨率遥感影像RFM优化方法。试验结果表明,经过参数筛选后的RFM参数均为无偏估计值,拟合精度可以达到全部参数用于拟合时的精度,而且模型病态性基本消除,模型稳定性更高;残余系统误差补偿方法可以有效消除RFM拟合严格成像模型的残余误差,达到与严格成像模型一致的对地定位精度。     

基于层次任务网络规划的分布式协同地理建模任务分解方法研究

为了有效地实现分布式协同地理建模中的合作规划和资源共享,通过分析分布式协同地理建模中任务分解过程,探讨地理建模任务的功能结构、计算复杂性、组织多方性和时空尺度等分解依据,采用层次任务网络(HTN)规划形式化表达地理建模任务,设计了基于顺序任务分解(OTD)的地理建模任务的递归分解算法,模拟领域专家寻求合作规划地理建模任务的思考方式。以分布式流域水文模型SWAT作为试验案例,开发并实现了地理建模任务HTN规划器,为分布式协同地理建模环境中的任务分解方法提供了新的思路。     

北斗系统在轨卫星钟性能评估方法及结论

在轨卫星钟性能(频率准确度、稳定度、漂移率以及在轨寿命)评估是卫星导航系统性能指标评估的重要任务之一。文中结合北斗卫星钟在轨性能评估任务,介绍了几种评估北斗在轨卫星钟性能的方法及原理并进行了专题试验。试验结果表明,北斗在轨卫星原子钟性能稳定,频率准确度约为10-11,漂移率为10-13,稳定度为10-14。与国外卫星钟性能相当,能够满足北斗卫星导航系统服务指标要求。     

卫星钟差预报模型的分析与比较

为了分析二次多项式模型(QP)、灰色模型(GM(1,1))、时间序列模型(ARIMA)以及小波神经网络模型(WNN)这4种模型钟差预报的效果,采用GPS提供的RTS精密钟差数据作为实验数据,通过不同数量的建模数据对4种常用模型进行建模;并预报接下来的30 min和1 h两个时长的钟差数据.据此对4种模型的钟差预报效果进...     

广义回溯方法及并行计算机系统的最优任务调度

给出了广义回溯方法,并用此方法较有效地解决了平行计算机系统的最优任务静态调度问题。     

CHARTER机制下减灾卫星调度系统设计与实现

针对空间与重大灾害国际宪章(CHARTER)的宗旨和运行机制设计开发了减灾卫星(主要为地球遥感卫星)调度系统。首先介绍了CHARTER机制的意义和工作流程,分析了当前减灾卫星调度所面临的问题,在此基础上给出了系统的总体设计和各子模块的功能,重点阐述了时间窗口计算模块,提出区域目标的动态分解算法。借助基于规则的动态启发式算法生成卫星任务规划方案,提出三项指标对方案进行评价。     

面向任务的成像卫星传感器观测能力度量方法

根据对地观测任务的需求,确定了基于成像卫星传感器技术指标的任务需求模型。采用模糊综合评价法,提出了一种面向任务需求的成像卫星传感器观测能力量化度量方法,实现了对成像卫星传感器应用观测能力的合理评估。实验结果表明,采用此度量方法进行成像卫星观测能力评估是可行的。     

级比离散灰色模型在卫星钟差预报中的应用

针对传统灰色模型(grey model,GM)的拟合序列不能反映出建模数据序列级比动态变化这一问题,提出以建模序列的级比序列为对象,建立了能够反映出建模序列级比变化趋势的离散灰色模型(discrect grey model,DGM),给出了该方法应用于卫星钟差预报的具体步骤.首先,对建模钟差序列生成对应的级比序列;然后...