基于数值预报模式的Ka频段卫星系统降雨衰减短时预测

为精确地实现Ka频段星地链路降雨衰减的短时趋势和强度预测,提出了一种基于数值天气预报的降雨衰减短时预测方法,设计了降雨衰减预测流程,并应用上述方法对某地区发生的降雨过程进行研究,比较分析了降雨衰减的实测值和基于数值预报的降雨衰减预测值。试验结果表明,基于数值预报的降雨衰减和实测值变化趋势符合较好,误差较小,在20GHz频段平均误差约为1.31dB,在30GHz频段平均误差约为2.39dB,在20GHz频段平均误差约为1.31dB,在30GHz频段平均误差约为2.39dB。该方法可实现Ka频段卫星通信系统的短时降雨趋势预测。     

Ka频段宽带卫星应用浅析

近年来,全球Ka频段宽带通信系统发展迅猛,全球各地卫星运营商均已建设或正在筹建开展Ka频段宽带卫星通信服务。Ka频段宽带卫星已成为代表了卫星通信的发展方向和市场制高点,我国也正在加紧研制自主的Ka频段宽带卫星（中星－16）并已进入制造阶段。本文在研究国外主要Ka系统的应用领域的基础上,结合国内市场特点对我国Ka系统未来的业务方向进行研究。     

太阳辐射对环火段通信链路的影响分析及参数设计

深空探测的上合阶段(superior solar conjunction,SSC),太阳强辐射成为影响地面站接收噪声温度计算分析的关键性因素之一。针对太阳辐射引起的高传输误码率甚至通信中断问题,以火星探测为例,提出一种定量化计算环火段太阳 地面站 探测器夹角∠SEP的方法,结合角度关系分析了环火段SSC阶段太阳对链路产生影响的原因,重点分析了地面站接收太阳噪声温度与空间链路、空口参数以及天线波束特性之间的关系。研究及仿真试验表明,当天线口径一定时,地面站的接收噪温峰值Tsmax和太阳对地面站的影响时长ti均与通信频率成反比; 在通信频率一定时,Tsmax与天线口径成正比,t_i与天线口径成反比;当天线口径固定为34m时,S频段下的Tsmax高达12830K,是Ka频段下的1.8倍,S频段的ti比Ka频段下的ti表现在∠SEP上延长近0.5°。当通信频率固定为S频段时,70m口径天线与18m口径天线相比,Tsmax高出1920K,但是ti表现在∠SEP上缩短约0.53°。结合太阳辐射对通信链路的影响分析,给出了不同∠SEP下的链路参数设计建议,为火星探测链路中的参数设置提供参考。     

一种通用红外成像跟踪实验装置的设计

介绍了一种先进的红外成像跟踪实验装置的研究与设计实现,给出了系统结构、主要性能参数、跟踪算法设计以及试验结果.在成功设计含双微处理机的并行图像识别跟踪器基础上,针对不同类型的目标开发了不同的跟踪算法以及噪声生成算法程序.该实验装置能模拟多种红外跟踪系统,可安装在直升机上对多种目标进行搜索、捕获和跟踪试验,试验恶劣天气、烟雾以及改变空间分辨率等系统参数对图像识别与跟踪的影响,也可进行各种干扰试验,以检查干扰效果.经试验验证,该系统有很好的应用效果.这些试验为模拟实验的研究提供大量原始素材,将为红外图像跟踪系统的设计和使用提供重要数据.      

Ka频段低轨遥感卫星可变编码调制应用效能研究

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星的星地数据传输能力提升提出了迫切需求,导致X频段星地数传通道压力急剧增加,而Ka频段可用带宽是X频段的4倍,理论上可大幅提升传输能力。当前低轨遥感卫星的星地数据传输通常采用固定编码调制（CCM）和可变编码调制（VCM）,均未利用地面站仰角增大时大气衰减减小所带来的信道条件改善,对链路资源造成浪费。针对此问题,对指定地面站和链路可用度,综合考虑自由空间损耗和大气衰减随接收仰角增加而同时减小的特性,提出基于DVB S2标准的Ka频段星上VCM系统实现方案,给出传输效能评估标准,并对降雨特性不同的喀什站、北京站、三亚站CCM,VCM的Ka频段传输效能进行了对比仿真分析,以寻找出适合不同站点的星地数传方案。仿真结果表明：干旱少雨的喀什站更适合采用CCM,且链路可用度高达99.82%;雨量中等的北京站可根据用户使用需求灵活选择CCM或VCM;而降雨丰富的三亚站更适合采用VCM,不仅可将传输效能提升8.37%,还可将链路可用度提升11.23%。     

Ku/Ka双频共口径微带阵列天线设计

采用双频段天线共面嵌套放置,实现了结构紧凑的Ku/Ka双频共口径微带阵列天线设计。Ku频段天线单元采用微带线侧馈,Ka频段天线单元通过在接地板开L形缝隙进行耦合馈电实现圆极化工作。仿真和测试结果表明了设计的可行性。Ku/Ka频段天线仿真的相对带宽分别为2.2%和4.3%,实测结果分别为2.1%和3.4%。该结构的天线可应用于Ku/Ka频段的卫星通信中。     

火星信道衰落特性对通信链路预算的影响

对火星星体段的信道衰落特性进行研究.通过对近火段自然环境因素的分析,提取影响火星通信性能的因素,重点分析火星的大气、云雾、沙尘对通信信道的衰落作用机理;并以NASA实际火星探测任务为例,针对以上衰落因素对UHF,S,X和Ka频段下的通信链路影响情况进行仿真;结合实际探测数据对地球通信链路预算模型进行修正,提出一种适用于火星通信链路预算的模型;明确火星大气衰落、云雾衰落、沙尘衰落的取值范围.研究结果可作为火星及其他深空探测任务的通信系统设计与链路复核复算的参考.      

雷锡恩公司完成SDB II系列挂飞试验

雷锡恩公司已经完成了小直径炸弹II（SDB II）的一系列挂飞试验，目的是演示验证炸弹导引头对机动目标的捕获与跟踪能力。试验中，SDB II导引头安装在了美国陆军的一架UH-1“休伊”直升机上，通过直升机的机动，模拟了从不同距离、不同角度及不同高度以非制冷红外成像及毫米波雷达的模式跟踪机动目标的行为。直升机也还按照炸弹的弹道轨迹进行了模拟飞行，测试导引头的性能。3名机组人员分别测试了导引头在跟踪静止目标、机动目标甚至是多个沿着同一路径机动的集群目标时毫米波雷达、红外成像导引头的工作能力。     

基于地面基站的定位系统构建和方案

针对大型、复杂、多功能建筑,其内部信号环境恶劣,卫星导航的信号衰减较大,较难稳定捕获跟踪,建筑内多径效应严重,短多径对定位精度的影响较大,直接使用卫星导航信号进行定位难度大的问题,提出了一种基于地面基站的大区域（建筑群）室内定位方案。根据频率与信号穿透性能和空间衰减之间的关系,选择甚高频频段作为信号载波,采用码伪距和载波伪距联合定位的方式,可同时兼顾覆盖性和定位性能。利用所提出的新型定位方式,搭建了一个基本测试系统,通过信号的产生、发射、无线传播,进行了信号的捕获、跟踪和伪距求差解算,初步验证了本文方法的可行性及覆盖能力。      

Ka频段卫星通信链路雨衰对策

利用电波雨衰模型对Ka频段卫星通信链路雨衰影响进行了分析,得出上行链路采用水平极化、下行链路采用垂直极化方式,可有效降低链路降雨衰减影响,上下行链路相互干扰最小的结论。提出的上行链路实时动态补偿,下行链路固定补偿的雨衰补偿方法,简化了卫星控制。给出的利用下行链路雨衰信息,设置阈值和注入信号的上行链路雨衰补偿流程,补偿精度高,解决了非降雨因素链路电平变化带来的雨衰误补偿问题。     

异构多无人机协同目标跟踪分散化最优控制

针对主被动传感器协同目标跟踪需要,考虑到可扩展性、异构性和动态可重构性等特点,建立了适于不同测量类型和不同测量维数的异构多传感器分散化信息融合算法.以极大化信息融合所得到的信息熵及无人机(UAV,Unmanned Aerial Vehicles)观测信息质量为效能函数,建立了异构多UAV协同目标跟踪的分散化最优控制代价函数以及通信、防撞和控制等约束模型.实现了多UAV协同目标跟踪的分散化模型预测控制,并分析了通讯噪声等因素对分散化信息融合和协同控制的影响.     

面向个体人员特征的跨模态目标跟踪算法

针对类内干扰影响基于个体人员特征目标跟踪算法的精确性和鲁棒性问题，分析当前跟踪算法在个体人员跟踪方面存在的不足，提出了利用语言先验知识引导辅助跟踪器的方法。在视觉跟踪器的基础上增加语言引导分支，对跟踪目标产生注意力，从而减少对类内干扰的影响。利用位置置信度进行回归目标框定位的方法解决基于孪生网络目标跟踪算法中利用分类置信度定位候选目标框的局限性，实现跨模态信息融合提升特定目标跟踪的精度。为提升所提模型对特定人员目标跟踪的针对性，构建了跨模态的人员目标跟踪数据集用于训练和验证。实验表明:所提模型应用于个体人员跟踪时表现更佳，其有效性得到了证明。      

外弹道组网测试引导控制系统设计

对网络化测试技术进行了研究，设计了基于外弹道组网测试的引导控制系统，将雷达、光电设备和遥测设备所测量的目标数据坐标转换后进行弹道优选，并将优选弹道数据向所有测试设备实时广播，当测试设备目标跟踪丢失时，将接收到的广播数据作适当弹道外推后用于指引本设备快速捕获目标，提出了最小二乘+莱特准则的弹道优选算法。实验结果表明，与传统测试相比，利用本文设计的引导控制系统组网测试设备跟踪率得到显著提升，尤其光电设备跟踪率从75%提高到96%左右。     

中国航天

<正>通信技术试验卫星一号发射成功9月12日23时42分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将通信技术试验卫星一号送入太空。此次发射的卫星是我国通信技术试验系列卫星的首颗星,主要用于开展Ka频段宽带通信技术试验。这是长征系列运载火箭的第208次飞行。卫星通信使用到的频段涵盖L、S、C、Ku、Ka等频段。目前地球赤道上空有限的地球同步卫星轨位几乎已被各国占满,C和Ku频段的卫星轨位十分紧张,这两个频段内的频率也被大量使用,且C和Ku频段的频率工作范围相对有限,而Ka频段的频率工作范围     

空间机械臂抓捕动态目标快速稳定跟踪方法

面向空间机械臂对在轨飞行器、对接舱段等目标进行抓捕的应用需求,对近距离交会对接中的动态目标跟踪问题展开研究,提出了一种基于反向投影模板自适应更新的快速跟踪方法。该方法在分析发光目标灰度特性的基础上,计了一种能够充分表征目标差异的特征选取算法,有效消除了随变性较小的信息对跟踪过程的影响。利用该特征,设计了目标在不同帧之间的相似性比较方法,并制定了目标特征模版更新策略,解决了由于目标姿态和光线的变化而导致的跟踪错误问题。对跟踪过程中可能出现的目标移入移出相机视场问题提出了一种临界目标抛弃、找回策略,避免了目标的局部跟丢问题。最后通过跟踪试验,有效验证了该算法的实时性和鲁棒性,实现了10帧/s以上的稳定跟踪。     

基于残差学习的自适应无人机目标跟踪算法

无人机已被广泛应用于军事和民用领域，目标跟踪技术是无人机应用的关键技术之一。针对无人机视频跟踪过程中目标易发生尺度变化、遮挡等问题，提出一种基于残差学习的自适应无人机目标跟踪算法。首先，结合残差学习和空洞卷积的优点构建深度网络提取目标特征，同时克服网络退化问题；其次，将提取的目标特征信息输入核相关滤波算法，构建定位滤波器确定目标的中心位置；最后，根据目标外观特性的不同进行自适应分块，并计算出目标尺度的伸缩系数。仿真实验结果表明:所提算法能够有效应对尺度变化、遮挡等情况对跟踪性能的影响，在跟踪成功率和精确度上均高于其他对比算法。      

2014年世界航天活动计划

·1月5日,印度用“地球同步轨道卫星运载火箭”（GSLV）发射了1颗地球静止卫星－14（GSAT－14）,这是采用国产低温引擎的这种火箭的首次成功发射。GSAT－14通信卫星质量约2000kg,将会代替“教育卫星”（EDUSAT）。该卫星装有6台Ku频段和6台C频段异频雷达收发机,信号能够覆盖整个印度地区。该卫星还携带了Ka频段无线电发射机,用于研究气候对Ka频段卫星通信连接产生的影响。     

一种新型多普勒噪声抑制技术对BepiColombo任务无线电科学实验的性能提升

在欧洲空间局和日本宇宙开发机构联合开展的BepiColombo水星任务中,将开展水星轨道器无线电科学实验,包括估计水星的引力场及其旋转状态,并对广义相对论进行验证。目前地面系统和星上设备的主流配置可以在无线电科学实验中建立X/X、X/Ka和Ka/Ka多个频段的链路,测速精度可达3 um/s（1 000 s积分）,测距精度为20 cm。提出了基于时延机械噪声对消技术提高无线电科学实验性能的方案。时延机械噪声对消技术需要处理在两个测站不同时刻的测量数据,一个测站实施双向多普勒测距,对另一个单收测站的要求较为严格,该测站需要具有较好的对流层条件。这种方法能够显著降低Ka频段双向链路的主要测量噪声,包括由对流层和天线机械系统震动引起的噪声。我们给出了端到端的仿真性能,并估计了在使用时延机械噪声对消技术前提下的水星引力场和旋转状态。考虑使用NASA位于美国本土戈尔德斯敦的DSS-25天线或欧空局位于阿根廷马拉圭的DSA-3天线作为双程测量站,并考虑使用位于智力的APEX天文观测天线作为单收站。分析结果表明在最好的噪声条件下,使用DSA-3天线作为双程测量站时,时延机械噪声对消技术可将待估计的全局和局部参数的估计精度提升一倍。对于无线电科学实验的目标,这一可能的性能提升对行星地质物理学很有意义,它将有益于研究水星内部的结构。     

二阶多智能体系统自抗扰编队跟踪与避撞控制

在多智能体编队的目标跟踪任务中，智能体受环境中的障碍物的遮挡作用会丢失目标，而外部扰动会影响系统的时变编队跟踪的控制效果。为此，研究了这两种因素同时存在情况下的二阶多智能体系统时变编队跟踪和避撞控制。采用基于目标跟踪优先级的切换拓扑控制策略以实现在障碍物遮挡环境中对目标的持续跟踪，根据自抗扰理论设计包含扰动补偿项的编队跟踪控制器。首先，基于一致性方法提出切换拓扑下自抗扰时变编队跟踪控制协议，并给出一种基于跟踪微分器的编队指令生成方法；其次，设计了求解控制参数的算法并给出协议作用下系统的稳定性分析和证明；然后，基于人工势场法设计避撞控制协议；最后，提出障碍物遮挡环境下自抗扰时变编队跟踪控制协议。仿真实验结果表明:所设计的控制协议在上述两种因素存在时仍具有良好的控制效果。      

非合作目标拖拉式对接机构设计与分析

针对非合作目标对接技术的要求和特点,提出了一种以卫星远地点喷管为对接接口的非合作目标拖拉式对接机构方案。设计了拖拉式对接机构的具体结构并建立其三维CAD模型,根据此模型,对机构进行了包络范围的求解;使用ADAMS软件对机构进行了动力学仿真,分析了对接过程中目标星与机械臂的动态特性,分析了对接过程中捕获力与关节受力情况。计算与仿真结果表明,提出的对接机构能够对目标进行有效、可靠的对接捕获,碰撞接触力小于280N,不会造成本体及目标的破坏。与以往对接机构相比,此拖拉式对接机构具有结构简单、可靠性高、捕获范围大、控制方法简单等优点,且机构受力合理,适合作为空间非合作目标对接的捕获装置。