加强能力建设促进国产遥感卫星数据应用——访中国资源卫星应用中心主任徐文

自1999年我国第一颗资源卫星成功发射并投入应用运行以来,已经成功发射并运行了3颗资源卫星和2颗环境卫星。负责这些卫星运行管理、数据接收、处理、存档和分发应用的中国资源卫星应用中心（以下简称中心）在不断成长壮大,推动了国产卫星数据的应用向更广泛、深入发展．并承担起了国家陆地观测卫星数据中心和国家高分辨率对地观测系统民用高分卫星数据中心的建设任务。     

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。     

高分多模卫星工作模式设计与在轨验证

针对高分多模卫星多有效载荷、大数据量、复杂敏捷成像等特点,根据多用户对图像质量、成像模式、获取时效性等应用需求及设计约束,提出了高分多模卫星发射入轨、轨道控制、正常运行、任务执行等各工作模式。其中,针对任务执行模式的敏捷成像模式、数据存储与传输模式、特定区域快速获取模式进行了详细论述。在轨测试结果表明:高分多模卫星工作模式设计正确、合理,卫星任务执行效率高、运行稳定,可以满足用户使用要求。     

基于椭圆曲线离散对数认证的密文传送

针对数据加密传递问题,利用椭圆曲线和离散对数相结合的算法进行解决.首先阐述了椭圆曲线上的算法结构,由于素离散对数问题和大数因子分解问题的解构不成附加结构,求不出解,其安全性比在有限域上更高.其次在Abel群确定系统基点、公私密钥产生、数据加密传递和接收解密4个部分,实现过程中私钥不可伪造,同时对数偶和随机整数的设置使加密具有随机性,数据传递以单向Hash函数为依据,防止欺诈产生.最后在JAVA平台上实现了算法,给出了数据对比结果,表明椭圆曲线离散对数算法安全、简洁、高效,可广泛地应用于数据加密传递.     

CCSDS标准在军用航天任务中的应用

空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准已经在民用航天任务中得到广泛应用,然而对其是否也同时适用于军用航天任务,仍存在着许多的疑虑和争论。文章通过对军用航天任务采用CCSDS标准现状的调研,分析了其实现途径和可行性,提出了在军用航天任务中采用CCSDS标准的措施和建议。     

CCSDS高级在轨系统及在我国航天器中的应用

CCSDS(空间数据系统咨询委员会)1989年发布了"高级在轨系统,网络与数据链路:结构说明"建议书,高级在轨系统(AOS)为空间数据系统信息交换与处理提供了极大的方便,同时向下兼容常规空间数据业务。中国科学院空间科学与应用研究中心自1993年开始进行AOS的应用研究,先后在载人飞船有效载荷数管系统、实践五号卫星、863遥科学通用平台以及计划于2003年发射的探测一号、探测二号卫星上采用了CCSDS AOS数据标准。本文将简要介绍CCSDS、AOS标准以及在实践五号卫星、神舟飞船、遥科学通用平台和探测一号、探测二号卫星工应用AOS的情况与经验。     

埃及航天的现状与发展

正埃及国土面积为100.1万平方千米,人口超过1亿(根据2020年3月数据),从宗教、经济和地区影响力方面看,埃及既是伊斯兰大国,也是非洲第三大经济体(非盟所在地)和北非大国。航天一直是埃及经济、军事和科学发展的重中之重。一、民用航天(一)国家遥感与空间科学局及其早期航天项目埃及民用航天主要依托国家遥感与空间科学局(NARSS)来开展工作。NARSS成立于1991年,有遥感应用部和空间科学技术部两个主要部门,前者负责遥感数据的处理和应用;后者侧重于遥感卫星、卫星分系统传感器的研发和空间科学研究,同时也涉足卫星控制,通信,数据接收、存档和分发等技术领域。     

在轨服务航天器导航系统仿真研究

在轨服务航天器（On\|orbit Servicing Spacecraft—OSS）具有重要的军事和民用价值。 分析了OSS的导航任务,给出了导航系统总体方案并设计了导航工作模式。构建了OSS导航仿 真系统的总体框架,分析了OSS导航仿真系统组成及仿真支撑环境,基于MATLAB／RTW仿真平 台开发了OSS导航数字仿真软件。对数据时间同步技术、导航模式切换技术、推力分配算法 等关键技术进行了分析。
     

基于有向图模型的卫星任务指令生成算法

面向任务的卫星操控模式具有操作简便、星载资源使用效率高的优点,正在取代指令序列注入成为遥感卫星运控的新模式。文章提出一种基于有向图模型的遥感卫星任务指令序列生成算法,具有线性存储复杂度和计算复杂度,适合存储资源和计算资源受限的星载计算机应用。此算法已在某遥感卫星应用,测试试验表明,采用3个面向任务的高级指令即可生成52种指令序列,任务上行注入效率提升了5倍。本文方法根据有效载荷的使用约束条件,配置有向图模型参数,即可满足各种类型卫星使用。     

应用CCSDS空间数据链路安全协议的卫星遥控安全方案探讨

针对国内卫星遥控体制国际化的需求,结合已有的空间数据系统咨询委员会(CCSDS)遥控协议体系架构,设计了应用CCSDS空间数据链路安全协议(SDLS)的遥控安全方案。该方案选用认证和加密认证2种业务,并针对不同的遥控安全业务,分别设计了定制遥控帧格式、安全关联、算法管理及密钥管理业务。以目标机为核心搭建验证系统,通过2个典型应用场景验证遥控安全方案的可行性,结果表明:该方案可提高遥控安全系统的灵活性、可扩展性,并且能够有效保护密钥强度,延长密钥生命周期。遥控安全方案的设计及其在遥控单元中的实现,可为我国卫星遥控体制与国际接轨提供参考。     

载人空间站空间科学应用研究

对苏/俄“礼炮号”系列空间实验室/空间站、和平号空间站、美国天空实验室、欧洲空间实验室和国际空间站上开展的空间科学应用情况进行了论述和分析,并重点对空间科学应用实验设备所需的安装空间资源进行了详细分析。同时结合我国科学发展需求,借鉴国外空间站空间科学应用开展情况,提出了将来我国空间站开展空间科学应用应优先发展的方向和需要解决的问题,并给出了我国空间站实验支持结构设计的建议。     

高分多模卫星星地任务管理方案设计与验证

高分多模卫星工作模式复杂,工作模式组合变化多,卫星单轨和1天内可执行任务数量大幅增加。为了解决这些问题,在工程上实现卫星灵活、高效的工作过程精准执行,在操作上实现地面段任务管理的简洁、易用,在应用效能上实现卫星能力的充分发挥与卫星安全性的兼顾,参考国内外遥感卫星技术发展,提出"目标、需求、元任务、动作、指令"的5层次星地任务管理架构,明确了以"元任务"作为星地任务接口,并实现算法开发、地面验证和在轨应用。高分多模卫星星地任务管理方案大幅降低了地面任务管理人员对卫星操作的复杂程度,提高了任务上注效率、执行效率和组合使用灵活性,使得卫星的应用潜能得到完全发挥。     

RSA算法在QR码防伪技术中的应用

QR码是目前应用较为广泛的一种二维码,具有超高速全方位识读、编码字符广泛、能更有效表示汉字等特点。随着QR码越来越广泛的应用,对QR码的图像质量及安全技术要求也越来越高。如何对QR码进行加密实现产品防伪是当前业界研究的热门话题。RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法,也是目前最有影响力的公钥加密算法。针对QR码防伪的要求,提出了使用RSA算法对QR码进行加密的防伪技术。编码方首先使用公钥对原始数据信息进行处理,产生密文信息,再用此密文信息生成QR条码。用户获得条码后,需要得到授权,才能使用QR码译码程序进行计算并获得明文,从而判断条码的合法性。经实验,测试效果良好,速度较快。该方法为生产企业提供了一种防伪新思路,具有很好的实用价值。     

基于星载GPS的资源三号卫星精密定轨

资源三号卫星是我国首颗民用立体测图卫星,于2012年1月9日发射。卫星上配备有国产双频GPS接收机。利用非差双频GPS数据,基于卫星动力学原理和事后批处理定轨模式,采用30小时弧段（重叠弧长为 6小时） 对资源三号卫星进行了精密定轨,卫星位置重叠弧段精度平均为4.95cm。利用卫星激光测距（SLR）观测数据对星载GPS定轨结果进行了检核,检核精度优于4cm,无明显系统偏差。结果表明,该定轨精度完全能够满足资源三号卫星任务的要求。     

ECSS的包应用标准及其应用

对经过约30年在轨验证的欧洲空间标准化合作组织(ECSS)的包应用标准(PUS)作了系统性的阐述,研究了PUS在地面用户和在轨运行航天器的交互支持和操作控制方面的应用,包括PUS标准化的使用范围和应用规范等。对比和分析了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的相关标准,提出了ECSS PUS应用的功能映射关系和网络体系结构,并进一步给出了利用ECSS PUS进行航天器常规任务管理、自主任务管理、自主健康管理等的应用建议,可为国内航天机构引入ECSS PUS运行和管理思路提供参考。     

高低轨遥感卫星联合监测火灾模式分析

高低轨遥感卫星联合监测火灾模式是指使用高轨卫星每日针对重点区域巡查,发现火点,对已发现火点,快速调动高轨卫星应急规划,高频次获取灾区观测数据,掌握火势发展情况;通过低轨高分辨卫星侧摆成像,详查灾害区域,进行过火面积评估。文章针对遥感卫星高低轨联合监测过程中卫星数据获取时效性存在的问题及要求,建立高轨卫星一键式应急任务规划系统,并构建森林火灾应急需求与低轨卫星资源匹配的规则和算法,实现应急任务一键式分配至各低轨卫星任务规划系统,提升高低轨卫星应急响应时间。     

一种高效低成本的视频压缩方法实现

文章提出了一种基于DSP的高效低成本的视频压缩方法的实现.硬件采用TI公司DM642 DSP,其具有成本低的特点,视频压缩采用MPEG4算法,实现复杂度适中,可高效满足用户需求.文章通过研究DSP的硬件架构,软件上采用调整程序结构、存储器优化、流水线技术、线性汇编等优化方法对移植成功的MPEG4 C语言程序进行优化.经测试,该系统优化前为2秒一帧,经优化后达到了标清25帧每秒的压缩任务,可满足军用或民用视频压缩领域的高效低成本应用需求.     

中国空间科学和应用研究实现重要突破

据《解放军报》７月１２日报道：我国在“神舟”２号无人飞船上进行空间科学和应用研究实现重要突破，在空间材料科学、生命科学、天文探测、环境监测及预报等领域取得了一批具有重要价值的科学成果。 今年１月１０日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“神舟”２号无人飞船，１月６日飞船轨道舱与返回舱按计划正常分离，返回舱返回地面，轨道舱继续留轨运行，进行多学科、大规模的空间科学和应用研究。目前，飞船轨道舱已在预定轨道上正常运行近２００天，成功地进行了一系列空间科学实验。 在空间天文研究中，获得了多个宇宙γ暴完整的光…     

基于点云的空间非合作目标结构识别问题研究

在空间非合作目标捕获任务中,从传感器数据中识别出目标表面的可抓取结构是一个有待解决的问题。以卫星点云数据集作为对象,对4种基于神经网络算法(PointNet、PointNet++、SPLATNet和SO-Net)在卫星结构分割识别任务中的性能进行了比较分析。为了能够更好地测试算法性能,基于NASA在线数据库构建了训练测试数据集,并给出一种点云数据的快速构建方法。使用该方法,可以实现成批量地生成点云数据。仿真测试结果显示:PointNet++在卫星完整点云数据集和非完整点云数据上的分割准确率都是最高,并且分割效果也优于其他算法。     

基于CCSDS RASDS信息对象建模方法的数据注入工具设计

为了解决航天工程中,信息数据格式不易修改,机构间接口协调过程复杂,跨任务难以继承使用等问题,参照空间数据系统咨询委员会(CCSDS)空间数据系统参考体系架构(RASDS)中的信息对象建模方法,以数据注入指令设计为例,开发了工具链软件。工具链基于可扩展标记语言的遥测遥控信息交换(XTCE)标准,结合具体应用场景,对指令设计需求到具体数据文件转换过程中涉及的工具进行了划分,提出了生成遥控数据对象模型的方法。按照该方法设计的工具软件实现了抽象信息对象到数据模型的转换,有序自动生成模板文件,进行了验证。结果表明：RASDS从抽象数据结构到数据模型,再到具体数据对象的描述和转化方法是可行的,可以用于指导各种信息对象和数据对象的规范化设计和工具设计。