国外对地观测卫星技术发展

充分调研了世界各主要航天国家的对地观测卫星技术,结合其发展过程与现状,重点从观测需求、卫星性能、卫星系统模式以及研制模式等方面加以分析,总结其技术发展特点,为我国对地观测卫星技术的战略发展提供参考。     

侧摆摄影偏流角和速高比的计算模型

像移会使图像质量退化,分辨率下降,为此必须对像移进行补偿。文章从空间相机像移补偿的角度出发,建立了卫星遥感中偏流角和速高比的概念;通过坐标转换推导出了卫星在星下点、侧摆、俯仰摄影模式下偏流角和速高比的计算公式,从而可考虑对所产生的像移进行补偿。     

基于小波和支持向量回归的高光谱遥感图像压缩

高光谱遥感成像技术能够获取探测对象丰富的空间信息和光谱信息,但所得图像海量数据的存储与传输制约了其应用。为此,提出了一种基于三维整数小波变换和小波支持向量回归的高光谱遥感图像压缩方法。首先采用三维整数小波变换把高光谱遥感图像分解成不同尺度的多个子带。然后对低频子带直接进行DPCM编码,而对高频子带则利用小波支持向量回归学习其小波系数之间的相关性,并采用小部分训练样本即支持向量来稀疏表示小波系数,以此达到压缩高频小波系数的目的。最后对支持向量及其相应的权重进行熵编码。文中给出了实验结果,并与基于3D SPIHT和JPEG2000的高光谱遥感图像压缩方法进行了比较,结果表明：所提出的方法在相同比特率下能够获得更高的峰值信噪比。     

低轨卫星频谱感知的二维差值迭代分割

在低轨卫星通信系统中应用频谱感知技术,必须解决波束覆盖范围过大造成感知结果空间分辨率过低的问题.提出了二维差值迭代分割算法,利用地球自转引起的轨道面旋转方向,以及卫星行进方向上的波束重叠,经迭代计算获得波束下各子区域的频谱环境数据.经仿真表明此算法可以有效分割波束,并在6dB以上的信噪比条件下结合能量检测器准确定位主用户信号,从而满足低轨卫星通信系统的应用需求.     

微波辐射计静止轨道遥感试验技术

在地球静止轨道上对大气进行微波遥感探测尚无先例。为验证静止轨道微波探测仪器关键技术,研究高轨微波辐射传输特性并积累遥感数据,研制了微波探测试验载荷,搭载于风云四号A星进行在轨试验。微波探测载荷采用真实孔径圆周扫描体系,配置双频段(183,425 GHz)五通道。载荷在轨试验中,各项指标正常,183GHz频段灵敏度优于0.5K,425GHz灵敏度优于1.9K,性能稳定并超过3个月考核寿命。对微波探测载荷183GHz与极轨载荷先进技术微波辐射计(advanced technology microwave sounder,ATMS)进行亮温交叉比对的结果显示,两者亮温相近,变化趋势一致,验证了探测数据的有效性。载荷还在静止轨道获取了极轨无法探知的3K/h量级亮温变化,并在风云四号A星姿态调整期间完成了静止轨道微波遥感成像。验证了在静止轨道上进行真实孔径体制微波遥感探测的有效性。     

基于Sentinel-1卫星的北冰洋海冰信息提取

为研究北极海冰分布、形态特征的变化规律,基于Sentinel-1卫星的SAR数据,对弗雷姆海峡区域的海冰进行长时间序列的提取及变化分析。对试验影像预处理,利用K-均值聚类算法提取海冰。基于浮冰面积大小,将浮冰进行分类,研究各参数与海冰破碎物理过程的关系,海冰分布以密集度体现,海冰的形态特征以面积、周长、圆度等参数描述。结果表明:利用高分辨率SAR数据,能获取精细的海冰分布信息,将其与传统的海冰密集度产品结合,可构造信息更丰富的多尺度冰情图,为极地海冰监测提供支持,对维护北极航道安全、分析北冰洋海冰气候效应等有重要意义。     

卫星集群网络仿真建模与路由算法性能分析

卫星集群是一类基于星间协同工作的分布式卫星系统,具有空间结构灵活、数据共享、智能服务等特点。针对当前卫星集群网络仿真平台及其路由算法的研究的不足,基于网络仿真软件NS-3与卫星场景分析软件STK,设计了卫星集群生成模块,搭建了更准确、通用且可扩展的卫星集群网络仿真平台。通过同单一的STK卫星轨道数据对比,验证了仿真平台中卫星运动模块的有效性。对AODV(自组网按需距离矢量路由),DSDV(目标序列距离矢量路由)和OLSR(链路状态优化路由)算法应用在卫星集群网络中的性能进行了仿真。结果表明:OLSR算法在卫星集群网络中性能最优,其分簇和链路状态感知机制可为卫星集群网络路由算法的研究提供借鉴。     

图像压缩感知的自适应方向提升稀疏表示及重构算法

为了克服传统的压缩感知重构中正交小波方向选择性差的局限性,针对图像信号方向性决定了需要在不同纹理区域选择滤波器以使变换后信号能量更加稀疏,提出一种基于自适应方向提升稀疏表示的重构方法。重构时,在每次迭代更新后,根据图像信号的纹理特征选择不同强度方向和信号光滑度的小波基,使得变换后信号能量分布更加集中,并利用小波域阈值处理方法解决信号的重构噪声问题。实验结果表明,该算法提高了重构图像的峰值信噪比和视觉效果,保护了图像的细节。     

基于统一设备架构的影像实时MTF补偿方法

调制传递函数补偿(Modulation Transfer Function Compensation,MTFC)处理可以恢复光学影像在成像、传输和处理过程中损失的高频信息,使得影像边缘更为清晰、细节更为丰富,从而改善影像质量。然而,随着遥感对地观测技术的不断发展,高空间分辨率影像数据量大,导致复原处理时计算量大、耗时长,成为高分辨率地面处理系统实时处理的瓶颈问题。为解决这一问题,提出了基于统一设备架构模型的MTFC并行处理方法,并根据算法特点对存储结构和并行计算结构进行了优化改进,利用真实卫星影像进行了验证实验。实验结果表明,在保证影像复原质量的前提下,提出的算法获得了45倍的加速比,可以满足地面系统实时处理的要求。     

Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率,文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,对Ka频段双圆极化频率复用(简称"极化复用")的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明:采用Ka频段同频极化复用具备可行性,通道传输速率达6Gbit/s,可有效解决海量数据的下传难题;但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站),才能实现95%的链路可用率,而对降雨量中等的地面站(如北京站),则无法实现95%的链路可用率。