S/X/Ka三频低轨遥感卫星数据接收系统的设计及实现

介绍了S/X/Ka三频低轨遥感卫星数据接收系统的组成、主要功能及技术性能，给出了该系统的关键技术及实现途径。据此设计并建成的S/X/Ka三频低轨遥感卫星数据接收系统已于2016年底在北极站投入运行。系统主要性能指标达到了国际先进水平，具有X/Ka频段双圆极化频率复用、高阶调制解调/高效编译码/VCM、本地和远程故障诊断、无人值守等功能。     

卫星数据首轨接收自动化运行与首轨遥感图像实时远程快视

2014年12月7日,中国和巴西联合研制的中巴地球资源卫星04星(以下简称CBERS-04星)发射成功。12月8日10时44分,在第15圈卫星轨道上,CBERS-04星首次打开全色相机并向地面发送遥感数据。中国遥感卫星地面站密云站即时接收首轨卫星图像数据,与此同时,在100km外的地面接收站网运行管理系统进行全分辨率快视。这标志CBERS-04星首轨遥感数据接收任务成功,也是在国内首次实现陆地观测首轨卫星遥感图像数据远程实时显示。4分钟后,三亚站开始首次接收数据,并实时传送至北京显示。11时25分,在第16圈轨道卫星首次向地面发送红外相机遥感数据。喀什站首轨数据接收成功,图像在北京实时显示。至此,3站首次接收的2部国产有效载荷首轨数据接收任务执行与远程实时图像快视试验一次成功。目前,地面数据接收站网正在执行CBERS-04星在轨测试任务。     

国内动态

正民用高分北极站项目通过验收近日,民用高分北极站项目顺利通过评审。该站是我国第一个海外建设的陆地卫星接收站。建设完成后,可利用北极特殊的地理优势,增加卫星接收弧段,大大提高了卫星的使用效能。北极站还具备远程监控、无人值守、故障诊断能力,数据接收、记录、回传全流程自动化执行。该站的建设完成,极大提高了用户全球数据获取能力,为后续"十三五"海外大规模建站奠定坚实基础。     

低成本卫星测控系统性能改进方法研究

首先针对TLE更新不及时、轨道递推准确性低的问题,提出低成本卫星测控系统(LCTTC)采用卫星GPS实测数据修正站心坐标系下目标轨道方法,提高跟踪精度;其次利用接收机的RSSI功能,给出了远程获取无人值守LCTTC灵敏度、评估其性能的方法,以及获取信噪比、发射功率等状态信息的方法,对卫星实时任务过程进行监测和异常诊断,减少了故障排查时间。     

遥感卫星应用系统的一种多任务并行调度方法

任务调度是遥感卫星地面应用系统管理控制的一个重要功能。为了解决系统生产任务量大,并行调度多等难点,文章提出了基于任务优先级生产策略、面向遥感卫星地面应用的一种多任务并行调度方法,并针对任务特点设计了一套新的线程池运行机制用于多线程的管理。该方法提高了任务调度效率和系统资源利用率,并行执行的任务数量大,系统资源消耗低,任务执行的延迟率减小,解决了遥感卫星地面应用系统时效性低的问题。     

运载火箭发射场无人值守加注发射技术研究

针对我国火箭在发射场射前操作项目多、保障人员多的问题，分析了国内外火箭发射场无人值守加注发射的现状。结合火箭射前状态，从火箭系统、地面测发控系统和发射场系统等方面提出了无人值守加注发射总体方案，通过火箭状态远程监测及故障处理技术、连接器零秒脱落技术、箭地接口组合连接技术、连接器自动对接技术和火工品自动短路保护与解保技术等关键技术研究，可提高人员和产品的安全性，为后续我国火箭实现无人值守加注发射提供参考。     

轨道根数驱动的遥测接收站自动化运行体系研究

以某卫星遥测接收站为例,构建基于轨道根数驱动的遥测接收站自动化运行体系.系统根据轨道根数自主计算观测弧段,根据生成策略自动制定工作计划,并自主调度站内资源执行工作计划,实现了用户“无人职守”、设备自动化运行、工作计划自动生成和执行等需求,并为测控系统高度自动化运行和测控网高效管理提供了一个有益的探索方向.     

基于高原型无人值守雷达的可靠性设计

针对高原无人值守雷达的特点和高原特殊环境以及任务可靠性要求,从冗余设计、可靠性设计、环境可性设计和设备可靠性设计技术上分析论述了无人值守雷达的可靠性设计思路和解决无人值守雷达系统可靠性设计的有效途径与方法,降低了雷达使用保障人员和费用需求,提高了系统效能。     

多星多任务数传数据实时处理系统设计

针对卫星地面应用系统支持多星多任务的运行控制需求,设计了数传数据实时处理系统。采用调度中心与处理程序集协同工作的方式,在不借助消息传递接口(MPI)和第三方调度软件的前提下,实现了数传处理作业的集中式调度、分布式并行处理;设计处理作业调度策略,实现了实时任务优先、事后任务排队以及处理资源负载均衡;设计模块化拆分的处理程序集,实现了处理系统的高性能、可复用。工程实践结果表明:文章所介绍的处理系统能够同时支持4颗卫星、3个地面站、实时及事后2种模式数传处理任务,处理的实时数据率优于150 Mbit/s。     

高性能遥感卫星地面预处理系统中的任务管理与调度技术研究

任务调度和管理是遥感卫星数据地面预处理系统设计中的核心技术.如何对于新型的基于并行机群平台的遥感卫星数据预处理系统进行有效的任务管理和调度,将对系统的可用性、可扩展性以及性能等产生很深的影响.文章讨论一种成功应用于通用高性能卫星地面预处理系统(GHIPS)中的、基于机群平台的任务管理与调度技术.并用于指导为高性能遥感数据处理平台提供一种通用的任务管理与调度解决方案.     

遥感卫星任务规划系统设计

针对某遥感卫星地面应用系统自主任务规划强时效性能力的要求,设计了面向太空目标监视任务的遥感卫星地面应用需求规划系统。基于轨道外推得到卫星、地球、太阳及月球之间的几何关系,综合考虑地气光、南大西洋异常(SAA)区、地影、日光条件与月光条件对卫星任务的影响,实现了自主预报卫星对目标可见性。根据多任务之间的约束,消解冲突,得到任务编排计划及相关任务参数信息,发往卫星地面运控系统生成指令并上注到卫星。经过分析,该任务规划系统满足国产化要求、且具有时效性好、稳定性高等优点,已应用于某卫星的地面应用系统,结果表明:该平台运行正常,取得了良好的使用效果。     

国外遥感卫星应用产业发展现状及趋势

介绍了国外遥感卫星发展及其产业链情况。通过对国外遥感卫星地面接收站网、定标场、数据中心、数据处理与服务、网络共享和卫星应用等不同产业链环节的分析,总结了国外遥感卫星产业模式及其发展趋势。并结合中国当前卫星应用现状,给出了国内遥感卫星应用产业发展的建议。     

风云一号C气象卫星及其应用

本文回顾了我国极轨气象卫星发展的历程，重点介绍了风云一号C气象卫星从发射至今在轨稳定运行简况及星上遥感仪器。介绍了采用的主要卫星技术和改进措施，卫星资料的应用；展望了我国极轨气象卫星及其星上遥感仪器的发展前景。     

对地观测卫星遥感系统顶层设计的若干思考

介绍了卫星遥感系统的任务和组成;说明了卫星遥感系统顶层设计的基本任务、设计内容和设计原则等;提出了目前卫星遥感系统顶层设计中一些需要探讨的问题,如要关注卫星遥感系统输出产品的定义,以及卫星遥感系统输出产品质量与获取的遥感数据质量的关系;对卫星遥感系统顶层设计涉及的相关内容作了归纳,并提出了一些建议,如进一步研究卫星遥感系统基本构成的划分,做好卫星遥感系统的顶层设计和相关关键技术的预先突破等。     

基于模糊神经网络的小卫星任务自主调度设计

为了提高小卫星星务软件的自主化、智能化水平，提出一种基于模糊神经网络的小卫星任务自主调度的设计方法。该方法根据小卫星有效载荷和任务的需求，将小卫星的星务软件分解为若干个任务模块。同时，考虑到一些任务执行的紧前关系要求，将若干有紧前关系的任务模块划分为一个任务流程。以任务流程为单位，利用模糊神经网络构建任务流程自主调度决策系统。仿真实验结果表明，该决策系统能够根据小卫星的监测数据，以任务流程的自主调度为基础，最终实现对任务模块的动态自主调度。     

敏捷成像卫星调度的改进量子遗传算法

针对敏捷成像卫星调度问题中解空间大，选择任务的搜索空间和确定任务观测时间的搜索空间分别是离散域和连续域的难题。建立了多种决策变量混合的敏捷成像卫星调度模型，提出一种改进的量子遗传算法对其求解，改进的量子遗传算法采用二进制与实数杂合的编码方式，降低染色体的基因位编码数目，提高了搜索效率，有效适应了敏捷成像卫星调度问题中离散与连续混合的解空间；以杂合编码为基础，设计对应的观测函数将敏捷成像卫星调度问题的解映射到相位空间，从而将量子优化机制引入敏捷成像卫星调度问题中，利用量子遗传算法在相位空间搜索的特性解决敏捷成像卫星解空间大、解空间离散与连续并存的问题。最后，通过不同规模的仿真校验对算法的调度效果进行测试和分析。结果表明，所提改进的量子遗传算法在收敛速度和方案收益方面都有较好的表现，能够满足敏捷成像卫星调度的需要。     

服务“一带一路”沿线国家的卫星综合智能管控系统设想

本文为了统筹管理和协调使用"一带一路"沿线国家的通信、导航、遥感卫星和地面站资源,提高星地资源的综合使用效能,针对沿线国家不同类型用户复杂多样的卫星使用需求,开展了卫星综合智能管控系统的需求分析、设计与仿真评估,重点研究多类型用户需求智能化辅助分析、多星多任务协同规划与调度、星地一体化的效能评估等关键内容。提出了"一带一路"智能化卫星综合调度和管控总体架构设想,设计了与通信卫星、气象/海洋/资源卫星、导航卫星、沿线国家卫星的运行流程及接口关系。通过综合调度沿线国家通导遥卫星,提供覆盖"一带一路"沿线的通信、遥感、导航服务,可以在应急减灾、气象预报、海洋监测等方面提升服务能力,在"一带一路"发展框架下,更好地利用空间资源为沿线国家和地区提供服务。     

SkySat卫星的系统创新设计及启示

介绍了美国天空盒子成像公司的新型微小商业遥感卫星系列——"天空卫星"(SkySat)的性能、产品及系统运行情况。简述了此卫星系列的高分辨率图像和高清视频数据产品指标、应用定位及设计和研制中的新理念。描述了其天地一体化的系统运行模式,并重点分析了其独特的系统设计思想,以及数字延迟积分成像、谨慎商业现货应用、动态任务规划等技术创新。最后,在此基础上总结出其在遥感卫星应用模式多样化、卫星系统设计一体化、低成本小卫星星座化等方面对微小卫星研制及应用的相关启示。     

改进差分进化算法求解多成像卫星调度问题

针对多成像卫星联合调度规划建模难度大和求解复杂度高等问题,通过分析成像卫星的成像过程和工作原理,将成像卫星调度过程分为调度预处理、任务规划和调度优化3个阶段。在调度规划过程中,建立了多星联合调度约束满足最优化模型,采用启发式算法思想,定义了个体适应度评估函数,设计了任务冲突消解方法,提出了一种改进的差分进化算法。在此基础上,采用一些确定性规则对调度规划方案可行解进行了评估和二次优化。结果表明:提出的成像卫星调度问题求解方法能够有效地分配卫星资源,生成优化的调度方案。设计结果也能够为卫星系统最优化设计和效能评估提供必要的决策支持。     

支持多核处理器的星载分区操作系统设计

针对星载处理器由单核向多核发展的趋势和当前没有针对航天应用的星载多核操作系统、卫星无法发挥多核处理器性能优势的问题,文章研究了适用于航天任务的星载多核分区操作系统。设计了一种支持多核处理器的星载操作系统结构,采用多核处理器动态调度和静态调度相结合的方法,实现了星载多核处理器高效实时调度与确定性调度。通过分区管理设计,实现分区间隔离与保护,避免软件问题扩散影响其他功能。该系统还具有支持星载应用(APP)动态加载、通过软件构件技术实现星载应用快速组装与集成的特点,可为航天任务应用多核处理器提供安全可靠的软件运行平台,满足未来航天新型任务和多核处理器的需求。