摘要 |《中国空间科学技术》2021年第3期摘要推荐
【作者】陈榆琅1;高晶敏1;张科备2;张洋1
【单位】1. 北京信息科技大学自动化学院;2. 北京控制工程研究所
【摘要】针对空间低照度成像条件下卫星光学图像信息受损严重的问题,提出了一种基于生成对抗网络的空间卫星低照度图像增强方法,提高了图像的平均亮度及对比度,恢复图像细节信息,为图像识别等图像处理技术提供更高质量的数据信息。首先,设计了一种密集连接的生成器,加强了各特征提取阶段中的信息传递以及多层特征的融合,减少了特征信息的损耗,更好地提取正常照度图像及低照度图像中相似的语义信息;并结合EnlightenGAN的思想,采用了全局-局部辨别器结构,使图像增强效果更自然。然后,在少量样本的条件下,利用非配对样本对该方法进行训练,并通过对输入图像进行随机缩放及翻转等数据增强方法提高模型训练效果,进而提升低照度图像增强性能。最后,对所提出的空间卫星低照度图像增强方法进行了仿真验证。试验结果表明,在空间低照度条件下,该方法在NIQE指标上较LIME及EnlightenGAN分别降低了1.034和0.699,保留了更多的图像细节,具有更高的整体和局部亮度、更高的对比度以及更自然的增强效果。
【基金资助】国防科工局稳定支持项目(HTKJ2019KL502008);“十三五”民用航天技术预先研究项目(D020103、D030105);
【DOI】10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0033
【引文格式】陈榆琅,高晶敏,张科备,张洋.基于生成对抗网络的空间卫星低照度图像增强[J].中国空间科学技术,2021,41(03):16-23.
【作者】王雯倩1;刘向阳1;王帅1;陈世昌1;赵子靖1;耿金越2;沈岩2,3;王宁飞1
【单位】1.北京理工大学宇航学院2.北京控制工程研究所3.中山大学航空航天学院
【摘要】微阴极电弧推力器(micro-cathode arc thruster,μCAT)在微纳卫星空间任务中有良好的应用前景,但寿命问题是目前制约其发展的重要因素。研制了自动数据采集系统,进行了不同放电频率下全寿命试验,观察分析了失效后阴极材料及导电薄膜的形貌变化。研究结果表明:推力器工作初期,放电特性为不稳定阶段,该阶段在μCAT的全寿命占比小于10%。薄膜电阻放电前期相对稳定,为百欧量级,在临近失效时迅速升高至千欧量级,峰值电流在临近失效时急剧下降直至失效。放电频率升高会使阴极坑区域热量累积,增强了导电薄膜破碎程度,导致推力器提前失效,寿命降低。电弧烧蚀位置分布不均匀,导致阴极利用率降低,是制约μCAT寿命的重要因素。
【关键词】微阴极电弧推力器;放电特性;寿命;烧蚀;薄膜电阻;
【基金资助】国家自然科学基金(11802022);国家自然科学基金(11702021);
【DOI】10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0034
【引文格式】王雯倩,刘向阳,王帅,陈世昌,赵子靖,耿金越,沈岩,王宁飞.微阴极电弧推力器放电寿命特性研究[J].中国空间科学技术,2021,41(03):24-30.
【作者】湛康意;陈海朋;贺从园;甘庆忠;王禄
【单位】上海航天控制技术研究所
【摘要】针对运载火箭推力故障条件下的自主救援任务,研究了一种基于间接法的在线能力评估和自主规划方法。构建了以入轨点能量最大为最优性能指标的最优控制问题。通过数值方法探讨了在满足轨道倾角和入轨点路径角约束条件下,入轨点速度、远地点和近地点跟入轨高度之间的关系,设计了一种与入轨高度相关的特征量来对入轨能力进行评估。以近地点最高为救援轨道选取准则,结合能力评估,研究了一种自主在线规划策略,当判断能够进入圆轨道时,割线法求解最大圆轨道,否则采用牛顿法求解近地点最高的椭圆轨道。仿真结果表明,提出的自主规划方法在有效性、收敛性和实时性上均能满足在线制导需求。
【关键词】运载火箭;间接法;特征量;能力评估;自主规划;
【基金资助】国防预研项目(30506050302);
【DOI】10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0035
【引文格式】湛康意,陈海朋,贺从园,甘庆忠,王禄.基于间接法在线能力评估和自主规划技术研究[J].中国空间科学技术,2021,41(03):31-38.
【作者】胡晓月1,2;杨淼2;康凯2,3;张舜卿1
【单位】1. 上海大学通信与信息工程学院2. 中国科学院上海高等研究院3. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所无线传感网与通信重点实验室
【摘要】随着新的宽带多媒体业务的发展,宽带无线频谱的需求日益增长。同时,低轨道(LEO)卫星由于其传输损耗低、传播时延小而被大规模部署。为了更好地利用频谱资源,卫星通信系统普遍采用高轨道(GEO)卫星与LEO卫星频谱共存的方案来提高频谱利用率。在频谱共存的过程中,提出了一种基于动态阈值的能量检测与波束跳跃相结合的算法,以减小LEO对GEO卫星的干扰。首先对LEO卫星的信噪比进行估计并实时选择最优阈值,然后利用基于动态阈值的能量检测算法对GEO卫星信号进行判别,最后根据判断的结果进行波束调整。仿真结果表明,提出的基于动态阈值的能量检测算法的检测误差明显低于传统的基于固定阈值的能量检测算法和基于二阶循环统计量的频谱感知方法。当信噪比低于-10 dB的情况下,检测误差低于0.2;而当信噪比高于-5 dB时,检测误差趋近于0。
【关键词】卫星通信;认知无线电;能量检测;动态阈值;波束跳跃;
【基金资助】国家自然科学基金(61671436);上海市科委基金(19DZ1204304);
【DOI】10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0036
【引文格式】胡晓月,杨淼,康凯,张舜卿.基于认知无线电的GEO与LEO卫星频谱共存[J].中国空间科学技术,2021,41(03):39-45.
【作者】王琦1;邵丰伟2;顾亚楠3
【单位】1. 北京跟踪与通信技术研究所2. 上海微小卫星工程中心3. 北京空间飞行器总体设计部
【作者】吴孔阳;叶小舟;肖伟;刘文祥;刘小汇
【单位】国防科技大学电子科学学院
【摘要】完好性用于导航系统出现故障的情况下提供及时的告警,是生命安全类用户需要考虑的重要性能指标。基于惯性导航系统(INS)辅助的卫星导航自主完好性监测算法,提出了一种利用INS构造3颗虚拟卫星观测量的组合导航系统自主完好性监测方法,通过构造视线方向相互垂直的3颗卫星,最大限度利用组合导航中INS的导航信息,在2颗可见星条件下就能实现故障检测。相比传统接收机自主完好性监测(RAIM)方法,该方法提高了检测算法可用性。在GPS单星座且INS定位误差方差σs=1 m条件下,加入35 m单星故障幅值,传统加权RAIM故障检测概率为48.51%,本文算法检测概率为95.21%,检测性能提升47%;与INS辅助的卡尔曼滤波残差检测法相比,在相同INS精度等级条件下该方法也具有更高的检测概率。此外,仿真分析了不同INS精度等级对该方法故障检测性能的影响,结果表明INS精度越高,该方法检测性能越好。
【关键词】完好性;故障检测;加权最小二乘;组合导航;虚拟观测量;
【基金资助】国家自然科学基金(41604016);
【DOI】10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0039
【引文格式】吴孔阳,叶小舟,肖伟,刘文祥,刘小汇.一种基于多虚拟观测量的组合导航自主完好性监测方法[J].中国空间科学技术,2021,41(03):60-69.
【作者】姜平;张雅声;陶雪峰;徐灿;方宇强;李智;王浩
【单位】航天工程大学
【作者】仝照远;李萌;崔程博;霍卓玺;罗保睿
【单位】钱学森空间技术实验室
【作者】侯筠仪1;赵黎晔2;申景诗1;冯飞2;王韶波2
【单位】1. 山东航天电子技术研究所;2. 航天东方红卫星有限公司
【作者】刘鹭航1,2;张强2;王虹2;李刚2;吴昊2;王志鹏3;郭宝柱2;张激扬1
【单位】1. 中国航天系统科学与工程研究院2. 北京控制工程研究所3. 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室
【摘要】动量轮是卫星姿态控制系统的关键部件,其可靠性直接关系到整星寿命与安全。作为动量轮的核心组件,轴承易于发生故障,且独特结构和复杂运行环境导致监测信号信噪比低,早期故障诊断困难。针对这种情况,对变分模态分解和峭度熵结合的特征提取方法进行研究,获得动量轮轴承监测信号中的微弱故障特征,并建立特征向量。引入分层极限学习机,对结构和编码方法进行优化后用于轴承故障的识别。最后,将提出的方法用于实际故障的诊断,并通过与传统ELM方法比较,得出提出的方法在动量轮轴承故障诊断中具有更高的诊断精度,达到98.5%。
【关键词】故障诊断;动量轮轴承;变分模态分解;峭度熵;分层极限学习机;
【基金资助】国家自然科学基金资助项目基金(U1837602);国家自然科学基金资助项目基金(61803022);
【DOI】10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0043
【引文格式】刘鹭航,张强,王虹,李刚,吴昊,王志鹏,郭宝柱,张激扬.基于峭度熵与分层极限学习机的动量轮轴承故障诊断研究[J].中国空间科学技术,2021,41(03):97-104.
【作者】李静玲;黎军;张怡;崔涛;梁薇
【单位】中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室
【关键词】卫星网络;融合交换;光、分组异构路径;路径算法;负载均衡;
【基金资助】装备预先研究基金(6142411192205);国家重点实验室稳定支持基金(HTKJ2020KL504010);
【DOI】10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0044
【引文格式】李静玲,黎军,张怡,崔涛,梁薇.卫星融合交换系统负载均衡异构路径算法[J].中国空间科学技术,2021,41(03):105-113.
15 卫星光轴复合指向控制方法研究
【作者】鄢南兴1;林喆1;刘雅宁2;于飞1;王淳1;康建兵1
【单位】1. 北京空间机电研究所2. 北京航天飞腾装备技术有限责任公司
【摘要】卫星平台搭载光学载荷对空间运动目标进行跟踪指向技术已经成为卫星发展的重点,为了提升卫星光轴的指向范围、跟踪精度和机动性,仅依靠卫星的姿态调整已无法提升卫星光轴的性能。通过对由卫星姿态、星载光电转台和快反镜组成的卫星复合光轴指向系统的分析,需三者协同工作,输出有效叠加,才能有效提升卫星光轴的指向范围、跟踪精度和机动性。对卫星姿态控制系统、星载光电转台控制系统、快反镜控制系统进行研究建模后,确定了三者的作动频带。通过建立辅助PQ单位反馈系统,运用频率响应法设计复合指向控制器,模拟某轨道的卫星与跟踪目标的相对运动轨迹作为仿真模型的输入。仿真数据表明卫星光轴的跟踪指向误差由0.6°下降到了0.05°,证明了复合指向控制律有效提升了卫星光轴的性能。
【关键词】卫星光轴;复合控制;姿态控制;光电转台;快反镜;
【基金资助】科技部重点研发计划(2016YFB0500702);
【DOI】10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0045
【引文格式】鄢南兴,林喆,刘雅宁,于飞,王淳,康建兵.卫星光轴复合指向控制方法研究[J].中国空间科学技术,2021,41(03):114-122.
初审:张艳玲
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