星座备份策略研究进展

针对星座卫星在轨运行时因操作或故障导致星座服务性能下降的现象，综述了星座备份策略研究的进展。首先，概述了导航星座、通信星座的基本情况和备份现状，归纳出不同星座的备份策略。其次，重点阐述了3种不同的星座备份策略模式，即在轨备份、停泊轨道备份及地面备份，给出了3种备份策略模式的特点。在此基础上，分别从卫星故障模式、卫星可靠性、卫星可用性、星座状态概率和星座系统可用性5个方面梳理了国内外星座备份策略关键因素的研究进展。再次，综述了目前星座备份策略分析的主要模型和方法，包括Petri网、马尔可夫链以及存储论。最后，对未来星座备份策略研究的发展方向进行了展望。     

新冠疫情背景下航空物流网络的鲁棒优化

为应对新冠疫情影响背景下客机航线中断导致客机腹舱运力减少的风险，以最小的成本提升航空物流网络的鲁棒性，提出不确定客机腹舱运力情境下全货机航线配机及路径优化问题研究。以网络总成本最小化为目标，考虑“客机腹舱+全货机”的运输方式、城市间的航空货运需求、运输距离等因素，建立了客机腹舱运力不确定环境下航空物流网络鲁棒优化模型，并采用列与约束生成（C&CG）算法对模型进行有效求解。通过S货运航空公司案例数据，研究航空物流网络航线优化布局问题。通过案例分析证明，运用两阶段鲁棒优化方法，可有效降低航空物流网络受客机腹舱运力减少导致的成本变动；在客机航线完全中断的状况下，所提方案可以降低航空物流网络20.7%的成本。运用两阶段鲁棒优化方法有利于决策者灵活进行全货机配机选线，在客机腹舱运力不确定影响背景下兼顾航空物流网络的经济性和鲁棒性。     

一种用于图像翘曲变换的高速缓冲存储器设计

车载平视显示（HUD）系统通过图像翘曲变换将原始平面图像信息显示在挡风玻璃曲面上，原始图像数据的非线性访问会造成存储器访问效率下降。为此，设计了一种高速缓冲存储器（Cache），以最大程度保证像素数据访问的连续性，减少存储器访问次数并提高带宽资源利用率。为优化Cache性能，提出存储空间分离管理技术和地址分级比较技术，提高图像像素在Cache中的存储密度，并节省逻辑资源。此外，提出一种Cache容量动态调整的方法，在保证命中率前提下减少Cache存储资源的使用、降低功耗。实验结果显示，存储空间分离管理技术使存储资源节省25%，地址分级比较技术使逻辑资源节省近10%，Cache容量可以减少75%，且动态功耗减少67.578%，静态功耗减少14.060%。      

一种改进的卫星星座服务可用性评价方法

针对存在缺失卫星的轨道面,将星座中的卫星分为两组,从概率角度并采用组合方法提出了星座覆盖可用性和导航精度可用性指标的统计评价模型和仿真流程,进而通过对两项可用性指标进行加权建立了形式统一的服务可用性加权评价模型。利用该模型对单个或多个轨道面有确定数量卫星缺失的状态下,星座构型和轨道参数变化对其服务可用性的影响进行了研究。结果表明,星座轨道平面数和轨道高度均对服务可用性有较大影响。提出的服务可用性评价模型物理意义明确,可有效减少指标评价时间,研究结论有助于在概念设计阶段对星座构型和轨道参数进行优选。     

多网络约束下NNS分布式融合估计器设计

针对节点量测增益衰减、节点能量受限与系统模型不确定3种网络约束下具有随机通信时滞和非固定丢包率的组网导航系统(NNS)分布式状态融合估计问题，将增益衰减程度描述为统计特性已知的随机变量，将模型不确定描述为系统矩阵中的乘性有色噪声，将减小能耗描述为降低节点数据传输率。分别在邻节点端和目标节点端引入2种不同的线性编码器以解决丢包与时滞问题。建立丢包率与同时传输信息的节点数目之间的函数关系，将邻节点在过去有限个时刻的量测值进行线性编码后再传输，以补偿丢包与降低传输率导致的信息损失。目标节点把在同一采样周期内获取的来自同一邻节点的多个量测值按时间戳进行线性编码，以解决通信时滞导致的信息多余。基于2次线性编码建立增广系统模型，设计最小方差意义下局部无偏估计器，利用最优矩阵加权融合法得到全局融合估计器，推导得到融合估计误差协方差收敛的充分条件及次优传输率。通过算例仿真验证所提算法的有效性。     

最小数据丢失量的地月中继卫星任务调度研究

月球背面的探测器必须依靠地月中继卫星进行数据传输与通信。地月中继任务包括实时性任务和延迟容忍类任务,如数传任务。当探测器等待传输的数据量超出用户存储容量时,延迟容忍类任务会由于探测器本地存储资源不足和地月中继卫星天线资源受限而无法完成,导致任务数据丢失,所以需要设计一种合理的地月中继任务调度策略,提高地月中继卫星的资源利用率,减少数据的丢失。对地月中继卫星任务调度进行了研究,在分析地月中继卫星数传任务的特点及用户的存储限制的基础上,以最小化数据丢失量为优化目标,建立了地月中继卫星任务调度模型,并设计了一种基于离散烟花算法（DFWA）的地月中继卫星任务调度算法。仿真数据分析表明,基于离散烟花算法的地月中继卫星任务调度算法在求解结果上优于遗传算法,是一种合理、有效的调度方法。     

面向用户的以太网可用性模型

带冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)可以有效的解决竞争,提供高的吞吐量和低的延迟时间,并且成为了局域网设计中颇具吸引力的协议.基于计算机以太网CSMA/CD协议,面向用户探讨以太网可用度模型.通过定义工作站"拥塞状态"和"空闲状态",建立基于网络带宽、时隙的可用度模型.以信息成功发送概率作为衡量以太网可用性的指标.根据以太网中工作站的数量、平均字节长度、单机产生数据的速率以及单机数据重传速率对可用性影响的分析表明,随着局域网中接入的工作站的数量的增加在相同的时间内局域网的可用度将降低.随着数据产生率的升高,局域网的可用度将首先升高,当网络达到饱和后再增加数据产生率,局域网的可用度将降低.提高数据的重传率能够提高局域网的可用度.根据以上的分析,通过合理的设置网络参数,可以使局域网达到理想的可用度.      

Ad hoc网络局部路由发现算法

针对自组(ad hoc)网络按需路由协议采用全网络广播方式来进行路由发现带来的网络路由开销较大问题,提出一种减少网络路由开销的局部路由发现算法.路由附近节点根据当前路由上发送的数据报文计算到达目的节点的最小跳数;当路由发生中断时,路由发现请求报文将在中断路由附近节点间按照最小跳数减小的方式传递,从而合理限制路由发现范围;通过增大中断链路附近节点转发路由发现报文跳数的方式,扩大局部搜索范围,提高路由发现成功率.仿真实验结果表明,本算法最多可以减少约60%的网络路由开销,降低约70%的平均网络延迟,提升约10%的数据报文发送成功率.此外,任何基于广播方式进行路由发现的路由协议都可以使用这种算法优化性能.      

模型数据混合驱动的航天器健康监测技术

针对现有纯数据驱动的航天器健康监测技术不能覆盖非测控弧段,遥测数据有限,无法满足功能复杂化、任务多样化、在轨时间长期化的航天任务需求的问题,提出一种模型和数据混合驱动的航天器健康监测系统架构.该系统以高保真的数字化模型为基础,通过遥测数据与模型的融合,实现对航天器全时间段、连续可靠的状态监控及状态预示.本文对架构中模型实现、遥测数据与模型数据融合、故障诊断等关键技术进行详细描述,并说明在某型号航天器任务过程中的应用验证情况.     

Wikipedia中的语义析取

维基百科(Wikipedia)现有搜索模块采用关键词匹配方式导致搜索效率相对低下.为了提高Wikipedia中的知识获取效率,提出基于链接分析的词间距算法(TDL,Term Distance based on Linkage).利用可扩展的计算模型,通过内部链接结构分析发现词簇,并且引入排序和推荐机制.基于Wikipedia 2009年5月快照数据的实验表明,TDL有效增强了Wikipedia知识检索的准确性,经由用户评判检验证实TDL算法能有效提高用户意图识别度达7%.     

基于稳态和非稳态时变可用度模型的适用性

针对METRIC模型中以备件期望短缺数计算的稳态可用度模型能否直接转换适用于非稳态时变可用度模型,扩展METRIC理论,分别建立了仅以备件期望短缺数计算的时变可用度模型和以备件期望短缺数及方差计算的时变可用度模型。在保障系统达到稳态(修复概率为1)和处于非稳态(修复概率小于1)情况下,分别采用2种时变可用度模型计算表决结构单元和串联结构单元的可用度,并与Monte Carlo仿真模型计算得到的结果进行对比分析。结果表明:以备件期望短缺数计算的时变可用度模型仅在串联结构单元且保障系统达到稳态时与仿真可用度值一致,适合于装备全寿命周期内备件配置优化的计算;以备件期望短缺数及方差计算的时变可用度模型无论保障系统处于稳态或非稳态,适应性均较强,适合于任务期作战单元备件配置优化计算。     

锂离子电池SOC及容量的多尺度联合估计

锂离子电池的荷电状态（SOC）和电池容量估计是电池管理系统的核心。由于SOC和容量在估计过程中参数相互影响,提出一种适用于三元锂离子电池SOC及容量的多尺度联合估计方法。采用戴维宁等效电路模型,建立数学模型及状态空间方程。针对不同温度下电池特性不同的问题,在不同温度下开展了模型参数辨识,建立了参数随SOC及温度的变化关系。基于双扩展卡尔曼滤波（DEKF）算法建立了电池状态多尺度联合估计模型,对电池的SOC、极化电压在微观时间尺度上进行估计,对电池的容量在宏观时间尺度上进行估计,并对SOC估计中的容量进行更新,保证了电池长期估计的精度。在宽温度范围内进行验证,所建立的三元锂离子电池多尺度联合估计方法具有较高的精度。      

The impact of error covariance matrix structure of GRACE’s gravity solution on the mass flux estimates of Greenland ice sheet

The error variance-covariance matrices of the monthly GRACE gravity field models are usually well-structured (e.g., order-leading) to contain the error information of the monthly gravity field models, and they are important information to further improve the accuracy of the estimated mass transportation by a post-processing scheme. Intensive studies have been performed to understand the impact of different approximations of the full error variance-covariance matrix on the mass estimates obtained with the conventional GRACE-post processing methods (e.g., the de-striping method). In this study, based on the variants of the mascon approach which treat monthly GRACE solutions as input, we consider four different structures to the error variance-covariance matrix, (i) full matrix, (ii) block diagonal matrix, (iii) diagonal matrix, and (iv) identity matrix, and examine their impact on the mass transport estimates in Greenland. Using both synthetic and real data, we analyze the results at four temporal scales: (i) the long-term decadal scale, (ii) the inter-annual scale, (iii) the seasonal scale, and (iv) the monthly scale. Based on the synthetic study, we find that for the recovery of the long-term trend, the application of the diagonal structure obtains the best estimates. This is caused by the amplification of the model error in the mascon approach when considering the full and block diagonal structures of error variance-covariance matrix, not due to any imperfection of them. Therefore, we emphasize that one should be aware of mascon model deficiency in the mascon approach. Furthermore, the best inter-annual, seasonal and monthly mass estimates are derived by considering the block diagonal and full structures. This is caused by the behavior of the bias and the unique parameterization error in the case of different structures. A similar finding is also presented in the real data case. Finally, our analysis denotes the necessity of releasing the block diagonal structure together with the official monthly gravity field model for the GRACE Follow-On mission, instead of releasing only the diagonal structure as done for the GRACE mission.     

卫星通信全代理同态可信传输机制研究

卫星通信及应用已经成为当前社会生活的重要组成部分。为了解决卫星通信数据安全传输、信息隐私保护、接收端信息依赖等问题，基于低轨卫星气象数据传输的典型应用场景，提出了一套全代理同态加密传输模型（FPRM），并依据卫星通信系统架构将其实例化，从而设计卫星通信全代理同态可信传输系统与运行机制。该机制增加系统的通信安全和隐私保护，实现密文的可计算和传输全代理，有效融合卫星、商业数据中心以及互联网资源，降低运行成本，提高资源利用率，具有重要的实际意义和应用价值。最后，通过试验证明该模型的性能和数据扩展性具有可行性。     

一种基于联想记忆系统实现图像压缩的新方法

针对传统神经网络用于图像压缩时存在的训练时间长、泛化能力弱等问题,提出一种基于联想记忆型神经网络的图像压缩新方法.利用牛顿前向插值多项式构建联想记忆系统,对图像数据进行建模.首先将图像数据分为多个数据块,然后利用数据块对联想记忆系统进行训练,训练结束后得到该数据块的特征数据,特征数据的数量小于原始数据块,且数值大多在零附近.最后对所有数据块的特征数据重新排序,进行熵编码,从而实现图像数据的压缩.实验结果表明该方法是可行的和有效的,相比传统神经网络,联想记忆系统无需预先训练,不依赖训练集数据和初始值,可以实时编码.      

多层次多策略的分布式网络信息过滤系统模型

在分析现有网络信息过滤技术的基础上,描述了一种多层次、多策略、可扩展的分布式网络信息过滤系统模型框架.该模型框架包括网络信息数据分析、过滤及转发等功能,采用细粒度的内容过滤策略,在保证信息数据安全性的基础上,提高了数据转发的速度,缩短了数据传送的延时,并可以插件的形式灵活地挂载过滤程序,具有很好的开放性和可扩展性.该系统模型可以根据具体的需求,以模块的形式灵活地重组和配置各项功能,可在分布式环境下协同工作,提高了系统的性能.本系统的各种数据处理过程对用户是完全透明的,减少了对用户的影响.      

大型网状天线展开过程温度及展开时机分析

大型网状天线在轨展开过程复杂,风险大。反射器在展开过程中的温度影响展开动力与碳纤维管件抗弯能力,是反射器展开安全的关键因素。通过测试得到反射器展开动力的传动效率、桁架管件抗弯能力随温度变化规律,即-65℃时管件抗弯能力最好,而传动效率随温度升高而提高。通过建立大型网状天线有限元模型与节点矩阵转换算法,模拟展开臂与反射器的展开过程,对管件与T型铰链在轨温度变化规律进行分析,确定最佳展开时机,降低展开过程中展开动力不足、管件强度过载等风险。分析结果表明：布置在地球静止轨道卫星东舱板的大型网状天线展开时机为6:00~9:00时,管件抗弯能力最强;展开时机为4:00时,T型铰链展开动力传动效率最高。     

Global GPS reference frame solutions of unlimited size

This paper reports on the Dancer project, which is one of three related projects initiated by working group 1 of the International Association of Geodesy. The Dancer project develops JAVA parameter estimation software that runs in the form of a distributed process on the internet, in such a way that each processing node handles the data of a single geodetic instrument. By exchanging a minimum amount of information among all processing nodes, the same global normal equation solution is found by all instruments. The result is a fully scalable least squares solution that has no practical limit to the number of GPS receivers or other tracking devices that may be included in a single reference frame realization.