光学遥感压缩成像技术

基于Shannon采样定理的传统信息获取系统在高空间、时间和谱分辨率及系统其它性能上存在难以突破的瓶颈,压缩采样理论为提升航天遥感信息获取能力提供了新的思路。基于压缩采样理论的成像技术（压缩成像）将采样、压缩和数据处理3个过程完美的结合在一起,避免了传统遥感成像系统“先采样再压缩”方式带来的传感器和计算资源浪费,是未来光学遥感极具潜力的成像方式。文章在简要介绍压缩采样基本理论的基础上,总结和分析了国际上目前提出的光学压缩成像系统原型,设计开展了3组压缩成像物理实验,特别结合航天遥感需求设计了推扫式压缩成像方案,实验结果验证了压缩采样的基本原理,并为未来光学遥感压缩成像系统的设计提供了借鉴。     

双极性压缩观测光谱成像技术研究

压缩传感突破了 Nyquist-Shannon 采样定理的限制,从随机观测的少量测量值中即可高精度地获取图像,给成像设备的设计带来了巨大变革。压缩传感理论证明可以通过重构恢复获得比焦平面阵列分辨率更高的场景图像。尽管在理论上存在巨大优越性,压缩传感成像系统的物理实现需要考虑一些实际问题。文章围绕压缩传感成像设备进行了研究,提出了一种物理可实现的压缩成像方法,该方法利用双通道观测架构实现压缩成像中的双极性观测,解决了压缩成像理论与实际物理约束不一致的问题。采用多路技术和多膜技术实现大视场观测与多次视场观测,该方法可以单次曝光获取充足的观测值来高精度重构原图像。压缩光谱成像数值仿真实验验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

基于微振动隔离技术的平台载荷一体化设计

针对大口径高分辨率相机对卫星平台结构、安装包络、振动环境等方面的要求,提出了一种基于微振动隔离技术的平台载荷一体化设计与分析方法。通过在卫星平台与载荷安装基板之间的一体化结构中增加柔性连接单元,利用系统刚度和能量耦合的原理对一体化结构平台的系统性能进行设计和仿真分析,并在此基础上,开展了平台载荷一体化结构地面模拟试验研究。结果表明：文章提出的基于微振动隔离技术的平台载荷一体化设计在满足载荷安装要求的同时,还能够将卫星平台传递至载荷基板的振动响应衰减80%以上,从而有效地确保载荷的主要性能。     

柔性机械臂辅助空间站舱段对接阻抗控制

空间机械臂辅助舱段对接过程中存在测量与控制误差,易导致对接机构间存在较大接触力,传统FMA (Force MomentAccommodation)控制方法在测量接触力时无法消除大负载惯性力对测量的影响,且测量仪器的引入会进一步降低空间柔性机械臂的刚度。为此,文章提出了柔性机械臂辅助大负载空间舱段对接的阻抗控制方法,采用拉格朗日法推导了空间机械臂的关节输入力矩方程作为前馈输入,建立了含动力学前馈的空间机械臂阻抗控制程序,并以在商业软件ADAMS中建立的空间柔性机械臂与对接舱段组成的系统动力学模型作为控制对象,对系统进行ADAMS灢Matlab联合仿真。仿真结果表明,按照此控制方法,系统可克服外力干扰使目标解析点按照期望的方式运动;同时,通过测量机械臂关节运动参数即可实现对外力的准确感知,而不需额外添加力传感器,既消除了大负载惯性力对测量的影响,也不会导致柔性机械臂刚度的降低。     

Challenges and perspectives of transport cargo vehicles utilization for performing research in free flight

Russian Progress transport cargo vehicles have successfully been used in different space station programs since 1978. At present time, they play an important role in the International Space Station (ISS) project. Main tasks performed by the transport cargo vehicle (TCV) in the station program are the following: refueling of the station, delivery of consumables and equipment, waste removal, station attitude control and orbit correction maneuver execution.     

压缩感知与最小二乘联合的卫星姿态抖动估计

卫星在轨运行时姿态存在一定频率的抖动,目前的星敏感器和陀螺等测量仪器受限于测量频率,无法直接测量高频抖动。提出了一种压缩感知和最小二乘相结合的卫星姿态抖动估计方法。根据姿态抖动中的频率稀疏信息,通过压缩感知方法从姿态欠采样数据中恢复出抖动频率,进一步利用最小二乘方法,精确估计出卫星姿态的高频抖动。与单纯采用压缩感知方法或最小二乘方法相比,该方法提高了卫星姿态抖动的估计精度。     

利用高分辨率遥感数据的芦山地震道路损毁快速评估

道路损毁评估是地震损失评估工作的重要内容。文章根据芦山7.0级地震应急评估需求,提出利用多源遥感数据的道路损毁评估方法。首先,针对获取的高分辨率遥感数据特点,建立道路损毁遥感解译标准,进一步考虑地震平均烈度,建立以县为单元的灾区道路损毁等级快速评估模型,最后给出了地震灾区基于高分辨率遥感数据的快速制图产品和灾区道路损毁分县等级评估结果。结果表明,道路损毁极重灾区有芦山县、宝兴县,重灾区有天全县、雨城区、荥经县、名山区、邛崃市,一般灾区有汉源县等14个县(市、区)。相关研究和结果为震后救灾决策提供了重要支撑。     

遥感载荷通用数据处理平台设计与实现

针对遥感载荷下行数据流设计不一致问题,提出了一种遥感载荷地面数据处理平台的设计思路和实现方法,对遥感载荷数据流模型描述和任务指令建立等关键技术进行了分析。该方法构建的系统通过配置能够适应不同遥感载荷数据流结构,具备通用性。系统主要处理节点采用刀片服务器完成运算,各个处理节点之间松耦合,实现了插件式部署,可供多节点复杂结构处理系统设计时参考。     

雅安地震房屋倒损情况遥感影像解译

遥感作为快速、大范围获取灾害信息的一种重要手段,在重特大自然灾害监测评估中,发挥着巨大作用,尤其是在地震中,被用于监测灾害范围和房屋、生命线、基础设施、土地资源等实物量的受灾情况,以及滑坡、泥石流等次生灾害发生、发展情况。在2013年四川雅安"4·20"强烈地震中,利用震后获取的高分辨率遥感影像,在高分辨率遥感本底库支持下,分析当地房屋建筑倒损状况,从房屋轮廓、废墟或瓦砾和房屋屋顶呈现的几何和辐射形态特征等方面,建立震害房屋受灾解译标志,准确描述受损房屋特征,与输入的高分辨率震害房屋样本库进行对照,通过专家的研判与辨别,可有效指导房屋受灾遥感解译过程。     

The Big Pine Creek watershed and climate change: A trend analysis of Landsat surface reflectance and PRISM datasets over the last 3 decades

Recent variations in normal meteorological conditions indicate the earth’s climate is changing in ways that may impact delicate ecological balances in sensitive regions. Identifying how those changes are affecting the biosphere is essential if we are going to be able to adapt to those changes and to potentially mitigate their harmful consequences. This paper presents a time series study of an alpine ecosystem in the Big Pine Creek watershed in California’s Eastern Sierra Nevada Mountain’s. Raw Landsat data covering the years 1984 through 2011 is converted to observed surface reflectance and analyzed for trends that would indicate a change in the ecosystem. We found that over the time period of the study, observed surface reflectance shows a general decline across the spectrum while our analysis of environmental data demonstrates statistically significant increases in temperatures. While declining reflectance in the visible and short wave bands are indicators of increased surface cover, the fact that the IR band also shows declines is consistent with a decline in tree density. This study provides a useful insight into the ecological response of the Big Pine Creek watershed to recent climate change. These findings suggest that alpine ecosystems are particularly sensitive to increasing temperatures. If these results are replicated in other alpine watersheds it will demonstrate that the biosphere is already showing the effects of a warmer environment.