遥感卫星载荷海洋耀斑观测几何模型研究

为研究遥感卫星观测海洋耀斑时耀斑观测角度及耀斑长度的变化规律,为遥感载荷视场设计提供基础参考数据,文章在假设海洋表面完全反射的基础上,建立了卫星载荷海洋耀斑观测的完全几何模型,确定了卫星观测海洋耀斑的镜面反射极限位置,并建立方程组求取耀斑观测边缘视场指向角,以此获取耀斑观测角和耀斑长度。结合轨道仿真软件(Satellite Tools Kit,STK),以夏至日和冬至日的太阳同步轨道为算例,完成边缘视场耀斑观测指向角、耀斑观测角、耀斑长度的计算。结果表明,耀斑观测参数呈现明显的轨道周期特性,两个耀斑观测边缘指向角在冬至日和夏至日变化趋势相似,但变化范围不同;耀斑观测角呈类正弦变化,最大约为0.43°;耀斑长度夏至日时在0~29.2km范围内变化,冬至日时在0~29.7km范围内变化。通过STK软件生成的耀斑观测指向角与文章模型生成的耀斑观测边缘视场指向角进行对比验证,表明耀斑观测几何模型正确、合理,可为卫星遥感载荷的海洋耀斑观测或规避提供理论依据和边界条件。     

海洋区域大气CO_2卫星遥感观测模型及仿真研究

对海洋下垫面的大气CO2卫星载荷观测模式进行了研究。分析了海洋耀斑观测原理以及耀斑分布区域与方位,建立了在轨耀斑点计算模型并给出耀斑点寻找方式。STK软件模拟了在轨耀斑参数获取及扫描镜寻找耀斑控制流程。     

基于视场角的遥感卫星成像多边形区域目标动态分解方法

考虑遥感卫星成像任务规划时对多边形区域目标的分解问题,提出了一种基于卫星视场角的区域目标动态分解方法。首先根据卫星的轨道特性,计算卫星对区域目标的可见时间窗口;在可见时间窗口内,计算卫星对区域目标的最大、最小有效观测角度;再以卫星的视场角为角度偏移量,同时考虑幅宽的动态变化,将区域目标分解成相互平行且幅宽不等的条带。仿真结果表明:文章提出的区域目标动态分解方法,能够将区域目标有效分解,与传统的区域目标分解方法相比,可明显提高遥感卫星对区域目标的观测效率。研究结果可为遥感卫星自主任务规划技术研究提供参考。     

敏捷卫星动中成像自主任务规划算法

针对敏捷卫星动中成像（APBI）自主任务规划所涉及的关键算法进行了研究。首先,基于载荷幅宽和卫星轨道设计了区域目标斜条带拼幅成像垂轨条带划分算法;其次,建立了描述观测点位置与成像时间关系的连续可导的斜条带成像轨迹模型,进而推导出了敏捷卫星动中成像的三轴姿态规划算法;再次,为了发挥出卫星的最大机动能力,提出了一种基于六阶多项式姿态机动模型的动中成像任务间最短姿态机动时间求解算法;然后,设计了兼顾观测效率与质量的两级任务优化调度算法,包括基于分支定界算法与两种裁剪枝规则的及早观测搜索和观测队列最佳窗口倒序平移,在最大化观测目标数量的基础上将成像质量调整到最优;最后,在星载处理器上进行了仿真实验,仿真结果证明了本文所提算法的正确性和有效性。     

一种基于星载多核处理器的耀斑位置计算优化方法

空间相机的数据处理单元在轨求解太阳耀斑位置方程时,通常采用数值迭代法进行求解,相机扫描机构根据计算结果确定指向目标的位置。由于该数值迭代方程存在一定解算时间,会使扫描机构指向耀斑目标时滞后于卫星平台传递给空间相机的瞬时轨道参数,从而带来指向位置的误差。减小该误差的一种方法就是缩短耀斑位置方程的求解时间。文章从多CPU核并行计算目标方程的角度出发,构建一种可并行化求解的数值迭代算法对耀斑方程进行求解。相比于以往的单核CPU数据处理单元,采用多核CPU结构的并行数据处理单元可以在原有的主频和硬件条件下实现计算速度的提升,从而一定程度上减小扫描机构指向耀斑目标时的位置误差。文章对耀斑位置的迭代求解方程进行了分析,进行了并行化迭代方程的构建,并在某模拟硬件计算平台上对一组耀斑观测卫星的实时轨道参数进行了仿真计算。相比于常用的单核算法,并行化耀斑位置计算方法在原有主频条件下达到了更高的精度和计算速度。     

“高分二号”卫星数据面向对象的海岸线提取法

"高分二号"(GF-2)卫星的成功发射是中国遥感事业发展的重大突破,标志着中国遥感卫星进入亚米级时代。由于兼具高辐射精度、高定位精度和快速机动能力等特点,GF-2卫星数据应用于海岸线提取将极大提高提取的精度和速度。现有的遥感解译海岸线方法主要有阈值分割法、边缘检测法、区域生长提取法、神经网络法和面向对象法等,其中面向对象法是一种新兴的遥感图像解译方法,该方法通过对影像的分割,使同质像元组成大小不同的对象,从而实现较高层次的遥感图像分类和目标地物提取。文章以深圳大鹏半岛GF-2卫星数据为例,通过对影像进行正射校正、配准、融合和裁剪等预处理,再采用面向对象方法对海岸线进行了提取,并对入海河流河口处的海陆分界线划分进行了初步研究。研究结果表明,将海岸线提取结果与GF-2卫星遥感影像叠加进行验证,结果可靠,且所耗时间短,效率高。     

基于改进遗传算法的移动目标成像侦测任务规划问题研究

基于先验信息调用成像侦察卫星监控陆地或海洋移动目标动态信息是卫星成像侦察面临的新 课题。在已知移动目标位置等先验信息基础上,动态构造目标可变潜在区域及其运动预测模 型,利用STK辅助构造其候选成像观测活动集合;在此集合及目标运动预测模型基础上 对动态可变区域成像卫星调度问题进行建模,并设计了一种基于模拟退火算法及遗传算法的 改进遗传算法对问题进行求解,得到近最优的移动目标成像侦测方案。最后通过实例及算法 对比验证了规划模型及算法对解决该类问题的合理性和有效性。
     

空间监视卫星对特定LEO目标观测的姿态优化

针对受相机视场和转台范围的限制,空间监视卫星可能无法对特定重要LEO目标进行有效观测的问题,提出在接近前根据卫星和目标的相对位置对卫星姿态进行预先调整的方法。通过分析卫星与目标接近期间的方位角和高低角变化情况,得到可用的卫星姿态调整角。用Powell方法以可观测时长为指标对姿态调整角进行了优化,并给出了优化初值的确定方法。仿真结果表明姿态优化能有效提高卫星对目标的可观测时长,方便确定卫星姿态调整角,提高观测能力。     

基于混合蚁群算法的掩星星座优化设计

针对低地球轨道（LEO）卫星对全球卫星定位系统（GPS）卫星的掩星观测任务,在考虑LEO和GPS卫星几何关系及掩星观测天线视场的条件下,建立轨道模拟系统,对全球和区域内的掩星事件进行了模拟。对单颗卫星,用分离变量法讨论了卫星轨道参数对掩星事件数量和时空分辨率的影响,比较了大气层与电离层掩星事件的差别,并根据分析结果用混...     

基于WebGIS的卫星观测计划编制系统

用户在制定卫星观测计划时,需要知道卫星的星下点位置以及遥感器对地扫描区域的信息。通常这些信息是以数值描述的形式发给用户的,不够直观。本文介绍了一种基于WebGIS的卫星观测计划编制系统,介绍了WebGIS在计划编制系统中的应用,并从系统设计、功能、利用WebGIS进行计划策略判断方案等方面进行了深入讨论。     

基于STL的卫星可展开天线对太阳翼遮挡检测方法研究

卫星上天线尺寸越来越大,在轨展开后会对太阳翼产生遮挡。文章给出一种检测太阳翼电池片所受遮挡的方法。此方法首先分别提取天线和太阳翼电池片三维模型的STL（Stereo Lithographic）格式数据信息,STL数据包括三角形网格的法向矢量和三角形3个顶点的位置信息。然后根据需要对电池片的STL数据进行插值处理,并按照太阳翼转动角度和太阳光与太阳翼法向夹角的变化对天线的STL数据进行后续处理。之后,判断电池片的三角形网格与天线三角形网格的几何位置关系,建立太阳翼遮挡模型。该模型不须提供天线的参数信息,只需要三维模型即可完成遮挡分析。     

Does geomagnetic storm magnitude depend on solar flare importance?

In order to predict space weather effects, solar flares are often used as precursors of magnetic storms on the Earth. In particular, possible relation between the solar flare importance and magnetic storm intensity is discussed in some papers. However, published results contradict each other. We compare the published results on the flare-storm dependence and discuss possible causes of this disagreement: (1) different intervals of observation, (2) differing statistics, and (3) different methods of identification of events and their comparison. Our analysis has shown that the fact of occurrence and the magnitude of a geomagnetic storm cannot be determined, generally, using only the solar flare importance. However, analyzing additional information on the coronal mass ejection (CME), associated with the geomagnetic storm, one can offer an algorithm for the storm magnitude prediction on the basis of flare importance.     

一种精确计算航天器本体对太阳电池阵遮挡的方法

针对航天器太阳电池阵电设计和热设计中需要准确考虑阴影影响的问题,提出了一种可以精确计算太阳电池阵阴影的方法。首先使用三角网格来建立3D模型,其次考虑了航天器本体构件间的相对运动,然后用一个“包围盒”去截取模型上的三角网格点,再把这些点投射到太阳电池阵上,最后把太阳电池阵分成小方格,分别使用逐点比较法和最小矩形法来生成阴影图形。给出了月球车遮挡计算的实例,仿真分析表明生成阴影图形时,最小矩形法具有更高的速度。使用本文所述的方法,可计算结构复杂、构件间有相对运动的航天器本体对太阳电池阵造成的遮挡,能生成精确的阴影图形,为后续计算受遮挡的太阳电池阵的输出特性奠定了基础。     

Topological model of the solar event including a flare and coronal mass ejection on October 19, 2001

Based on the analysis of a strong solar flare X1.6/2B on October 19, 2001 in the active region 9661, accompanied by a coronal mass ejection (CME) of the halo type, a topological model of development of this solar event is suggested. The model considers a unified process of development of CME and a chromosphere flare. According to the model, this process has a common source of energy supply: the turbulent current layer lying between the arcade of flare loops and the surface of CME going away. The structures on the ends of flare bands (SEFB) represent in this model chromosphere feet of the system of large-scale coronal magnetic arches at the initial stage of the dynamic processes whose evolution results in CME. Peripheral structures (PS) of the flare (elongated double bright emission strips beyond the limits of the active region) are interpreted as chromosphere bases of magnetic field lines that form an external shell (braid) of the CME at the late stage of the flare.     

Analysis of the orbital motion of the asteroid Apophis’ satellite

We have analyzed the orbital disturbed spacecraft motion near an asteroid. The equations of the asteroidocentric spacecraft motion have been used with regard to three perturbations from celestial bodies, the asteroid’s nonsphericity, and solar radiation pressure. It has been shown that the orbital parameters of the main spacecraft and a small satellite with a radio beacon can be selected such that the orbits are rather stable for a fairly long period of time, i.e., a few weeks for the main spacecraft with an orbit initial radius of ~0.5 km and a few years before approaching Apophis with the Earth in 2029, for a small satellite at an orbit initial radius of ~1.5 km. The initial orientation of the spacecraft orbital plane perpendicular to the sunward direction is optimal from the point of view of the stability of the spacecraft flight near an asteroid.     

高精度GPS系统硬件延迟解算方法研究

硬件延迟是利用GPS进行TEE测量时最大的误差源，其最大影响可达100多TECU。为获得更准确的TEE数值，GPS系统硬件延迟的计算精度显得尤为重要。利用2001年4月15日太阳耀斑爆发时的GPS观测数据，首先利用传统方法对硬件延迟进行了计算和分析，并提出了一种硬件延迟解算的新观点，实验数据表明该方法具有较好的效果，其精度高于夜间数据的计算结果，同时克服了夜间数据难以获取的缺点。     

XQR2V3000 FPGA单粒子翻转率在轨探测研究

通过搭载在某MEO、IGSO轨道卫星上的单粒子探测器对XQR2V3000 FPGA配置存储器进行了在轨单粒子翻转探测。利用一种基于复位计数统计的FPGA配置存储器单粒子翻转的监测方法，并对在2016年太阳活动平静期以及2017年9月6日太阳耀斑爆发期的2颗MEO卫星以及1颗IGSO卫星的XQR2V3000 FPGA配置存储器单粒子翻转次数进行统计，依据卫星轨道根数获得了翻转事件的空间分布。结果表明，在太阳平静期，设备等效铝屏蔽厚度为6 mm的情况下，处于MEO轨道和IGSO轨道的XQR2V3000配置存储器单粒子翻转率分别为 0.513 次/(器件·天)和0.491次/(器件·天)，分别为CREME96模型预测结果的22.4%和16.9%，两种轨道的翻转率相当。在太阳耀斑爆发期间，MEO与IGSO轨道单粒子翻转率分别上升为2.5次/(器件·天)和 5次/(器件·天) ，比平静期高了一个数量级。试验所得的单粒子翻转率可为相同轨道卫星电子设备单粒子翻转率的预示提供有效的参考。     

Large and sharp changes of solar wind dynamic pressure and disturbances of the magnetospheric magnetic field at geosynchronous orbit caused by these variations

The large and sharp changes of solar wind dynamic pressure, found from the INTERBALL-1 satellite and WIND spacecraft data, are compared with simultaneous magnetic field disturbances in the magnetosphere measured by geosynchronous GOES-8, GOES-9, and GOES-10 satellites. For this purpose, about 200 events in the solar wind, associated with sharp changes of the dynamic pressure, were selected from the INTERBALL-1 satellite data obtained during 1996–1999. The large and sharp changes of the solar wind dynamic pressure were shown to result in rapid variations of the magnetic field strength in the outer magnetosphere, the increase (drop) of the solar wind dynamic pressure always lead to an increase (drop) of the geosynchronous magnetic field magnitude. The value of the geomagnetic field variation strongly depends on the local time of the observation point, reaching a maximum value near the noon meridian. It is shown that the direction of the B _z component of the interplanetary magnetic field has virtually no effect on the geomagnetic field variation because of a sharp jump of pressure. The time shift between an event in the solar wind and its response in the magnetosphere at a geosynchronous orbit essentially depends on the inclination of the front of a solar wind disturbance to the Sun-Earth line.     

基于多源卫星融合资料的中国近海海洋锋检测研究

海洋锋是海洋动力学中重要的研究对象.目前主要利用卫星遥感海面温度数据分析海洋锋.由于夏季中国近海海域海面温度趋同特性,无法利用海面温度数据分析海洋锋,而卫星遥感海色数据可以有效弥补海面温度检测海洋锋的不足,提高海洋锋检测的准确性.基于多源卫星融合数据,利用梯度检测算法对中国近海海域进行海洋锋研究,结合海面温度和蓝绿波段...     

Rotational motion of <Emphasis Type="Italic">Foton M-4</Emphasis>

The actual controlled rotational motion of the Foton M-4 satellite is reconstructed for the mode of single-axis solar orientation. The reconstruction was carried out using data of onboard measurements of vectors of angular velocity and the strength of the Earth’s magnetic field. The reconstruction method is based on the reconstruction of the kinematic equations of the rotational motion of a solid body. According to the method, measurement data of both types collected at a certain time interval are processed together. Measurements of the angular velocity are interpolated by piecewise-linear functions, which are substituted in kinematic differential equations for a quaternion that defines the transition from the satellite instrument coordinate system to the inertial coordinate system. The obtained equations represent the kinematic model of the satellite rotational motion. A solution of these equations that approximates the actual motion is derived from the condition of the best (in the sense of the least squares method) match between the measurement data of the strength vector of the Earth’s magnetic field and its calculated values. The described method makes it possible to reconstruct the actual rotational satellite motion using one solution of kinematic equations over time intervals longer than 10 h. The found reconstructions have been used to calculate the residual microaccelerations.