Satellite constellation design for forest fire monitoring via a stochastic programing approach

There is significant value in the data collected by satellites during and after a natural disaster. The current operating paradigm in practice is for satellites to passively collect data when they happen to fly over a disaster location. Conversely, this article considers the alternative approach of actively maneuvering satellites to fly directly overhead of the disaster site on a routine basis. Toward this end, we seek to compute a satellite constellation design that minimizes the expected maneuver costs for monitoring an unknown forest fire. In this article, we present a 2‐stage stochastic programing model for this problem as well as a accelerated L‐shaped decomposition approach. A comparison between our approach and the current operating paradigm indicates that our solution provides longer duration data collections and a greater number of data collections. Analysis also shows that our proposed solution is robust over a wide array of scenarios.     

基于线加速度计卫星平台颤振测量下的高分辨率光学遥感影像重建方法

卫星平台颤振条件下,推扫式高分辨率光学影像成像往往产生扭曲,从而影响影像的定位及信息提取精度。针对当前颤振下影像成像扭曲补偿的问题,本文提出一种基于线加速度计测量平台颤振下的稳态重成像模型实现高分辨率卫星颤振扭曲影像的重建。本文采用受平台颤振影响而扭曲变形的高分某型号卫星全色影像数据进行验证。分析结果表明：本文提出的线加速度计可以有效检测并测量出平台的颤振,设计的颤振影像地面重建模型可以有效改善平台颤振下推扫式光学影像扭曲成像的影响,补偿后的影像扭曲变形现象明显消除。     

应用于卫星导航功率倒置阵的改进最小均方算法

采用功率倒置准则的自适应天线阵特别适合于弱信号、强干扰的场合,因而在卫星导航系统中得到了广泛的应用。针对基于最小均方算法实现的卫星导航功率倒置阵在干扰数目或干扰功率突然减少时,算法收敛慢、影响信号接收性能的问题,分析了这一现象的产生机理,并提出了相应的改进算法。改进算法通过功率监测来检测干扰数目或干扰功率的突变,然后对最小均方算法进行复位处理重置权值来达到迅速收敛的目的。仿真结果表明:与原算法相比,改进算法可显著提高功率倒置阵的收敛速度。     

GNSS接收机离散化处理对解扩性能的影响

建立扩频信号防混叠滤波、采样、量化与解扩输出关系的数学解析模型,推导得到解扩输出信噪比的解析表达式。分析与仿真表明,当量化位数大于等于4 bit,解扩得到总的信噪比损失可以分解为由量化引起的损失和滤波加采样引起损失的乘积,且量化器最优限幅系数只与量化位数相关;当量化位数小于4 bit时,信噪比损失在一定条件下可近似为量化损失和滤波加采样损失的乘积。当量化位数大于4 bit、滤波器带宽大于5倍码率、采样频率大于4倍码率时,再增大上述参数引起的信噪比损失波动小于0.05 dB,对解扩性能提升不明显。该结论可为实用型全球导航卫星系统接收机前端离散化处理优化设计提供理论指导。     

地球静止轨道航天器绕飞持续观测任务轨迹规划与控制

针对地球静止轨道(geosynchronous orbit, GEO)航天器的高清观测任务,成像卫星在连续小推力作用下接近GEO航天器,对GEO航天器自然绕飞并以有利的光照条件对其持续观测。针对Clohessy-Wiltshire (CW)方程的偏差问题,通过修正非球形摄动和重力加速度二次长期项偏差对CW方程进行改进,补偿非线性偏差的长期项和主要的摄动项。在轨迹规划问题上,计算绕飞轨迹的初始相位角区间,以保证成像卫星在整个绕飞任务中都能够以良好的观测角观测GEO航天器。基于CW方程和改进的CW方程对成像卫星接近和绕飞GEO航天器全过程进行仿真,基于CW方程的仿真没有达到预期目标;基于改进的CW方程的仿真达到预期目标,全过程所需施加的总速度增量仅为4.67 m/s,工程上具有很强的可行性。     

星载InSAR均匀相位构形的空间基线稳定性

星载InSAR(干涉式合成孔径雷达)在对地观测任务中具有广泛的应用,其空间基线随卫星编队平台的运动而变化。本文基于卫星编队的构形原理,定义了星载InSAR均匀相位构形。根据干涉测量原理定义了相关基线及其稳定度,研究了不同均匀相位构形下星载InSAR的基线稳定性。     

卫星隐身技术研究进展及发展趋势

卫星隐身技术在空间攻防系统中占有独特的地位,与在地面装甲车辆、舰船、飞机上应用的隐身技术有一定的相似之处,但由于卫星研制条件以及所处的太空环境不同,卫星隐身技术的研究及应用更具有挑战性。基于卫星工程应用,归纳了卫星隐身需求、应用环境等,重点介绍了国际前沿隐身技术,包括雷达隐身手段、红外及可见光隐身手段,同时探讨卫星隐身的技术瓶颈及未来展望,促进隐身技术在卫星上的应用。     

陀螺/星敏感器组合技术在卫星姿态确定系统中的应用

为了满足军用卫星姿态测量高精度的需要,提出了基于状态估计法的陀螺仪和星敏感器组成的卫星姿态测量系统的方案.应用广义卡尔曼进行状态估计,同时为了避免由非线性和小角度引起的计算误差,采用四元数法代替通常的欧拉角法进行计算,经分析得到该系统状态模型和观测模型.通过仿真证明,此方案能达到高精度军用卫星姿态确定系统的要求.     

低轨预警自由段弹道估计的多项式逼近算法

低轨单星对自由段弹道的估计是天基预警系统需解决的关键技术之一.建立了低轨预警卫星对自由段弹道的观测模型,针对极大似然估计批处理算法的大运算量问题,给出了一种多项式逼近算法,由观测数据的逼近多项式在一些特定采样点的值形成伪观测数据,以伪观测数据代替原观测数据进行弹道估计.仿真表明,精度与极大似然估计相当,运算量显著降低.     

融合地面多传感器信息引导无人机着陆

针对无人机自主着陆过程中卫星导航系统易被干扰的问题,提出了一种基于地基多传感器融合的无人机自主着陆引导方法。采用主动式激光照射的方式,获取机载反射棱镜的近红外成像,在红外图像中对无人机目标进行识别;通过坐标转换将识别结果映射到可见光图像中,在可见光图像中选择的感兴趣区域进行可见光目标识别,从而在降低计算量的基础上获得更加精确的无人机相对角度信息;利用距离测量信息和引导系统角度信息可以获得精确的无人机相对位置。无人机着陆引导试验结果表明,该方法能够提供精确的无人机位置信息,能有效适应于复杂背景下的无人机自主着陆引导。