天体对卫星红外地球敏感器干扰的研究

我国在轨运行的卫星多次因红外地平仪受天体的干扰而出现姿态异常的情况．本文介绍了各种红外地平仪工作原理，分析了它们受干扰的原因，给出了精确预报的方法，并在此基础上提出了相应的抗干扰措施，有些已成功运用到在轨运行的卫星上。     

红外地平仪的误差

本文的目的是将红外地平仪误差分析方面的前人成果作一个系统的归纳,并对其中的某些问题提出个人的见解。文中首先按基本工作原理将红外地平仪划分为地平穿越式、辐射平衡式和地平跟踪式三种基本类型,并指出实际上只有前两种类型具有独立的意义。在讨论了各种类型的本质后,进一步归纳了与工作原理密切联系的误差机理,其中既包括只与地平仪内部因素有关的误差,也包括地球红外辐射的不均匀性和不确定性所造成的误差。最后,分别归纳了根据各种误差机理提出的减小误差的方法。     

基于联合滤波器的高精度卫星定姿系统设计

设计了由陀螺、GPS姿态敏感器、红外地平仪和太阳敏感器构成的太阳同步极轨卫星姿态确定系统。提出联邦滤波器结构和算法,推导了各子系统的量测方程和姿态确定系统的误差状态方程。为规避对量测值进行非相关处理,采用减小GPS姿态敏感器输出的姿态滤波值作为系统滤波器量测值的频率的方法。仿真结果表明,采用联邦滤波器对多敏感器卫星姿态确定系统进行信息融合,具有计算量小、精度高、可靠性好等优点。     

图象数据压缩评述

本文介绍几种常用的图象数据压缩方法,包括DPCM、变换编码、混合编码、帧间编码和多光谱图象压缩等。介绍计算机模拟实验结果和硬件实现的现状,展望图象数据压缩的前景。     

一种利用星敏感器的航天器自主定位方法

提出用星敏感器和地平仪测量星光与地平之间的“星光仰角”为观测量，用推广卡尔曼滤波方法来实时估计航天器的最佳位置的自主定位方法。分析比较了同时瞄准恒星的个数、星敏感器的精度以及改变采样周期对航天器定位误差的影响。     

自适应图象数据压缩方法的研究

本文主要研究图象数据压缩的自适应方法。对于给定的细节较少的单色数字图象,本文给出了一种自适应的离散余弦变换(DCT)数据压缩方法。文中还对自适应DCT法和自适应微分脉冲编码调制(DPCM)方法作了比较。试验结果表明,自适应DCT法有更好的压缩性能,且对图象统计特性不敏感。     

遥感数据的最佳变换编码

当遥感的数据率超过数据传输系统的传输能力时,一种有效的解决办法是采用数据压缩。变换编码是数据压缩中较为有效的方法。本文在H空间中引入微分算子,并用变分法证明在最小均方误差准则下的最佳线性变换是K-L变换。     

直接敏感地平的空天飞行器惯性/天文组合方法

传统的惯性/天文位置组合导航系统中,由于天文定位观测输出耦合了水平观测平台基准误差,往往存在系统噪声与量测噪声不完全独立的问题.针对此问题,分析了利用天文观测量修正惯性系下陀螺漂移的原理,提出了一种直接敏感地平进行天文解析定位及组合滤波的空天飞行器自主导航定位方案,并建立了相应的组合滤波模型.所提出的方法采用星敏感器和陀螺仪构造惯性基准,并在此基础上进行基于红外地平仪的天文定位解算,最后进行惯性/天文组合定位.该方案充分利用了星光敏感器在惯性系下姿态测量精度高的优点,并使惯性/天文组合定位滤波中状态噪声和观测噪声完全独立,仿真结果验证了该定位方法的有效性.     

基于多传感器的卫星自主导航信息融合算法

通常卫星上装有较多的自主导航传感器,如何将其信息有效的组织并充分利用,是卫星自主导航的关键问题。采用信息融合技术把两种或多种导航系统组合起来,应用最优估计理论,形成最优组合导航系统,有利于充分运用各导航系统的信息进行信息互补和信息合作,已逐渐成为了导航定位技术的发展方向。文章针对星敏感器、红外地平仪、雷达高度计、紫外敏感器组成的卫星自主导航系统的特点,提出了一种基于联邦卡尔曼滤波技术进行轨道确定的信息融合算法。仿真结果表明,该方案能够获得较高的定轨精度,有效抑制滤波发散,整个系统的运算速度和收敛速度也有所提高。     

穿越式地平仪处理电路的最小随机误差频率特性

当信号与噪声的特性为已知时,穿越式地平仪的随机误差取决于处理电路的特性。本文利用抗干扰理论中的匹配滤波器理论求出了能使随机误差最小的处理电路频率特性。这个特殊的最优滤波问题的解决对处理电路的设计可能有一定的指导意义。     

红外地平仪的视场扩展

本文在大量实验的基础上,对用热敏元件敏感面作视场光阑的地平仪探头的视场特性进行了分析,总结了视场扩展的一些规律。作者对热敏元件浸没介质层热传导是视场扩展的主要原因的观点表示怀疑。通过实验,在视场扩展的差异和热敏元件结构的关系方面有所发现,并作了相应的分析。文中还提出了大气强烈吸收带引起的背景干扰及其对视场扩展的测试影响问题。提出这一观点对如何估计地平仪在外层空间受太阳干扰的程度,具有重要意义。在对视场特性进行分析的同时,作者还对在探头中设置机械视场光阑改善视场扩展问题提出了自己的看法。     

国外星上数据压缩算法发展研究

1 星上数据压缩算法的基本原理 从原理上说,无论是星上数据压缩,还是日常电子设备中的数据压缩,其目的都是以尽可能有效的方式将原有信息转换成另一种表现形式,使得数据源的每个信号用尽可能少的数据来表示,并在解码时尽可能近乎无误地恢复出原来的输入信号.从信息论的角度看,数据压缩的本质可以看作是去除数据中冗余信息的过程.根据统计,数据冗余信息包括空间冗余、时间冗余、信息熵冗余、结构冗余、知识冗余和视觉冗余等.     

高精度航天轴承刚度测量装置

介绍一种高精度航天轴承刚度测量装置,内容包含轴承刚度测量的原理、刚度测量装置的设计、应用效果等三部分.航天器中的精密旋转部件,尤其是某些高速旋转部件例如陀螺仪转子和角动量飞轮以及某些光学部件例如红外地平仪都采用了精密角接触滚珠轴承作为旋转支承.为了使这类旋转支承获得高旋转精度、长寿命和高可靠的特质,就必须对轴承加一个精确的预载力.本文介绍的轴承刚度测量装置就是为此而研制的.该装置已在航天器旋转部件的研制中发挥了重要作用.装置允许加力范围0-100kg,测力精度1 N;变形测量范围100μm,测量精度0.1μm.     

遥感图像数据压缩新技术研究

研究了遥感图像数据压缩新技术。利用半正交小波基和对偶系设计了具有严格线性相位和精确重建特性的ＦＩＲ滤波器组，将其应用于遥感图像的数据压缩，取得了良好的成果。     

CCSDS无损数据压缩算法的实现与应用研究

无损数据压缩是航天应用和遥感系统的重要业务之一。对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)推荐的数据无损压缩标准进行了分析研究,讨论了其推荐算法的基本原理和编码方法,然后基于DSP(数字信号处理器)实现了该算法并对代码进行了优化。实验结果表明,DSP实现的CCSDS标准的无损数据压缩算法的数据处理速率可达11Mbit/s,可用于那些不需要很高数据吞吐率的星上数据处理任务。最后讨论了CCSDS无损数据压缩标准是如何融入CCSDS体制的星载数据系统中的。     

卫星遥感图像数据压缩质量评价研究

针对高保真高速数据压缩算法的卫星应用,采用客观参数评价和主观评价相结合的方法,对卫星遥感图像数据压缩质量评价进行了较系统的研究。通过四次试验实践表明,主观评价具有相当的客观性,是目前遥感图像数据压缩质量评价中最基本、最有效的方法,科学合理地设计主观评价至关重要;客观参数评价是有益的参考方法,在改善某一压缩方法时,峰值信噪比(PSNR)是个较好的衡量标准;主观评价和客观评价有较好的一致性,主要体现在PSNR、相似度(XSD)和全图局域最大误差(LME)等客观评价参数上。     

美航宇局的MLA计划

未来的对地观测遥感系统将朝着完全新的方案、新的技术方向发展。其中包括:新一代的混合和单片式多光谱红外、可见光电耦合器件(CCD)的推扫型阵列。这种阵列具有全反射宽视场光学特性,采用具有内在配准和星上数据压缩技术的先进光谱分离技术。美国航宇局在这一迅速发展的技术领域里的主要工作就是研制多光谱线阵(MLA)传感器。MLA整个计划包括传感器研制、飞行论证、飞机数据收集和航天飞机技术验证飞行在内的辅助研究工作,并进行实际对地观测研究。传感器的研制和航天飞机的飞行实验将是确定九十年代新型遥感仪器的基础。     

微处理机和数据压缩技术在空间遥测系统中的应用

<正> 一、前言在一般遥测系统所传输的数据中,多余数据的比例极大,其传输效率很低。应用数据压缩技术能够大大提高传输效率,这对于功耗有限的空间遥测系统而言更为迫切。但数据压缩需要计算机,只有在微处理机发展到今天的水平才有可能实现。遥测技术、微处理机和数据压缩技术三者的结合,产生了新一代的遥测系统,它使经典的系统发生了根本的变化。新系统不仅具有高度的灵活性,自适应能力和可靠性,并且可在不增加通道带宽的条件下大幅度地提高被测信源的频率。由于系统采用模块式结构,拼接灵活方便。因此只有对软件作适当修改,便可满足多种遥测任务的要求,有利于硬件的标准化,通用化设计,也可降低研制新系统的成本,缩短研制周期。     

红外目标模拟器光束不平行度测量与补偿方法研究

为了解决基于折射式光学系统的红外目标模拟器光束不平行度测量难题,提出红外五棱镜结合红外成像探测系统的测量与补偿方法。首先分析红外目标模拟器光束不平行度产生的机理,提出改进的红外不平行度测量方法,以及红外不平行度补偿方法。通过红外五棱镜在一维平移台的运动,将折射式或折反式模拟器光学系统出射红外光束翻转90°并实现光瞳的区域分割,红外焦平面探测器接收并测量运动过程中光点的偏移量,依此推导出红外目标模拟器光束的不平行度。经分析,测量结果满足红外制导仿真试验对光束不平行度1′的指标测试需求,适用于折射式光学系统的红外目标模拟器光束不平行度的现场测试。     

复杂背景下红外点目标探测概率估算

红外成像系统对点目标的探测概率在实际应用中往往受到复杂背景的极大影响,而现有的计算方法并不能适用于复杂背景下的探测概率估算.首先从红外成像系统对点目标的作用距离模型出发,分析了探测概率与信噪比、作用距离的关系,推导出单一背景下红外点目标的探测概率估算方法;然后,利用红外成像系统的亮度-灰度函数,通过背景的红外图像灰度信息计算得到其红外辐射亮度;最后,引入概率统计的思想对单一背景下探测概率的估算方法进行了改进,提出了复杂背景下红外点目标探测概率的估算方法.实验结果表明:该估算方法可以有效评估实际应用中典型复杂背景对红外成像系统的点目标探测概率的影响.