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。     

基于分布式信源编码和感兴趣区域编码的干涉多光谱图像压缩

基于干涉多光谱图像特点和应用环境要求,提出一种基于分布式信源编码和感兴趣区域编码的干涉多光谱图像压缩算法。编码端通过关键帧预测出边信息帧,然后联合估计的边信息帧和插值分布的概率模型在编码端进行比特平面码率估计,最后采用基于率失真提升的感兴趣区域编码,调整图像不同区域的率失真斜率来进行更合理的码率分配。实验结果表明,该算法比传统算法更好地保护了多光谱图像的光谱信息。在不同压缩比的情况下,这种编码方式在干涉多光谱图像压缩系统中可获得较好的效果,算法复杂度低。     

嫦娥工程X射线谱仪的数据压缩研究

本文对嫦娥工程中的重要科学载荷X射线谱仪提出了一种有效的数据压缩方案。针对具体的数据特征,结合稀疏串编码、相关编码、前缀编码和字典编码等思想实现了无损和近无损压缩,使实验室理想环境下获得以及经嫦娥一号卫星下传的太阳能谱数据平均压缩比分别达到15和7,两种情况下的月球事例数据平均压缩比都为2,同时算法还具有一定的纠错能力,满足了X射线谱仪数据压缩的需求,为嫦娥三号卫星上粒子激发X射线谱仪的星载数据处理和后续工作提供了经验和准备。     

卫星通信中基于网络编码改进的广播重传策略

针对传统卫星广播重传策略、链路高丢包率下的基于网络编码的广播重传策略和最大团策略的问题,提出了一种改进的基于网络编码的广播重传策略。理论分析及模拟测试结果证明了改进的基于网络编码的广播重传策略较好地解决了传统卫星广播重传策略信道占用率较高、重传次数较多的问题,链路高丢包率下的基于网络编码的广播重传策略不能达到重传性能最优的问题,保证了卫星通信中的组播数据的快速、可靠的发布。     

Flash存储中的纠错编码

Flash闪存是一种非易失性的存储器件,随着工艺尺寸的不断减小,存储容量需求的不断增加,存储可靠性与寿命成为Flash生产与应用过程中最严重的两个挑战.基于多级 (MLC,Multilevel Cell) "与非(NAND)型" Flash的层级结构特征与读写操作特性,构造了一种基于正交映射的纠错编码方法,给出其编解码原理与结构,并分析其纠错能力.在此基础上,分析了该编码方法在Flash存储系统中的两种典型应用场景,即分布式多用户共享存储以及历史数据的无差错恢复.此外,Flash存储单元的可靠性受擦除次数的限制,其寿命相当有限,该编码方法可以有效地利用坏块来提高Flash的整体生命周期.分析结果表明:不改变整体结构,只需对编码模块进行简单调整,即可实现多种实际应用需求.     

基于雨衰环境下的多波束卫星资源分配策略

针对雨衰对高频段的卫星通信造成的不利影响,采用自适应前向纠错编码(FEC,Forward Error Correction)使传输的信息量减少,提出了一种雨衰下的自适应信道分配的策略.该方法是采用调整冗余信道来保障信息信道的传输量以满足系统对误码率的要求,达到可靠和有效地利用有限的卫星信道资源的目的.通过仿真分析了该策略针对不同的频段和降雨情况下对呼叫产生的影响,分析中考虑了话音业务享有比数据业务更高的优先权.仿真结果表明利用冗余信道传输用于纠错的冗余信息可以保证在不产生通信中断的前提下,可以满足系统对信道误码率的要求.     

应用行程编码的航天器分包遥测压缩算法研究

针对航天器延时遥测存储数据量较大的问题,提出了一种应用行程编码(RLE)的分包遥测压缩算法。根据遥测数据的特点,对压缩算法进行改进,使压缩效果得到进一步提升。此外,对压缩数据生成符合空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准的分包遥测机制进行了阐述。对某卫星的试验表明,使用改进后的压缩算法,能够获得6.11倍的遥测压缩比,可提高延时遥测采样频率,增加航天器在境外的可用遥测数据量。     

多星测控调度的遗传算法分析

针对多星过站冲突问题,以工程需求为导引,建立了多星测控调度模型,并采用遗传算法对其进行求解.从全局和局部搜索两种策略入手,以可用可见弧段为对象,设计了"全弧段"编码和基于协同进化的编码两种编码方式,给出了对应算法的实现流程和遗传操作算子,对两种编码方式的求解效率进行了分析.通过仿真对两种编码的求解质量与时间开销性能作了验证,由此得出了两种编码和对应搜索策略的适用范围.据此开发的系统已成功应用于航天顶层设计的辅助决策.     

面向深空通信的喷泉编码技术

喷泉码是一种基于删除信道的前向纠错编码技术,具有不需反馈的特性。针对深空通信环境长时延、高误码率和丢包率大、上下行链路带宽不对称和链路易中断等特点,提出一种级联LDPC码的喷泉编码方案,并给出一种利用接收数据包的冗余信息的改进BP解码算法。与已有的深空通信信道编码算法进行了仿真比较,显示了该级联喷泉码具有良好的纠错性能和较低的编解码复杂度。     

基于网络编码的无线NoC多播映射

具有高带宽、QoS保障和广播等优点的无线片上网络（NoC）能为通信信号系统的多核并行处理提供平台,而网络编码能够以较小功耗开销为代价显著提高NoC的传输效率。本文从通信信号系统的多播特性与需求出发,为无线NoC建立合适的架构与映射模型,在多约束条件下设计满足网络吞吐率性能最大化及核间通信延时、数据传输和编码功耗等开销最小化的任务映射与网络编码技术联合优化方法,实现了任务的高效并行与多处理核的协同工作。实验表明,本文提出的网络架构及映射算法与传统方式相比能节约6%的功耗,得到16%的吞吐率增益,并且路由节点硬件实现复杂度低。