遥感卫星对区域目标可见性的快速计算方法

遥感卫星对区域目标可见时间窗口的快速计算,对卫星观测规划任务具有重要意义。该文提出了一种快速算法,首先根据卫星视场类型以及与地面点的几何关系,给出判断卫星对地面点可见性的方法;然后通过离散时间步长结合二分搜索的方法,精确计算卫星对单个离散点的可见时间窗口;最后根据所有离散边界点的可见窗口最终得到对区域目标的可见时间窗口。仿真结果表明:该算法具有很高的效率和精度,与STK(satellite tool kit)计算得到的结果偏差在0.01s量级。     

机动卫星星座对多目标成像任务规划

在卫星对地观测任务中,需要研究卫星星座的快速机动及任务规划方法.该文研究了机动卫星星座对多目标的成像任务规划算法.提出了单颗太阳同步圆轨道卫星对单个点目标的可见性分析方法,结合解析方法与数值方法,得到目标的可见性,并给出卫星轨道机动及构型返回策略.在对多目标成像任务规划中,生成变轨策略集,并利用遗传算法求解任务规划问题...     

考虑导引头视场角和落角约束的制导方法

针对空地武器采用最优弹道成型制导律进行大落角攻击时易造成导引头跟踪误差角大于其视场角而丢失目标的问题,提出一种满足导弹导引头视场角约束和落角约束的制导方法.基于线性化模型和小角假设,得到了导引头跟踪误差角的解析表达式,分析了影响导引头跟踪误差角的因素及最大跟踪误差角的取值范围.在此基础上,针对不同空地武器提出了通过改变末制导初始弹目视线角或放松落角约束的方式满足导引头视场角约束的制导方法,并给出了初始弹目视线角的取值原则及最大允许落角的计算方法.通过仿真校验,证明了导引头跟踪误差角的解析解的正确性及制导方法的可行性.      

卫星激光测距系统中激光指向偏差测量的图像处理方法研究

卫星激光测距系统中激光指向子系统与卫星观测子系统同步运行,从而保证激光束与卫星在同一视场,但不能保证激光束精确指向卫星.针对这一问题,需要使用图像处理技术,计算出激光束的光尖与卫星参考位置的偏差,从而调节激光束的发射角,使激光精确指向卫星.通过采用圆形平均滤波法进行图像预处理,提出矢量边界扫描法,在检测出激光图像边缘信息后,利用直线拟合获得了激光束的射入方向,最后计算出偏差.该方法应用于实际系统取得了较好的效果.     

防空火力压制任务中反辐射无人机搜索航路优选

反辐射无人机在执行对敌防空火力压制任务时典型的搜索航路有跑道形和"8"字形2种。建立"视场覆盖率"这一指标来衡量两典型搜索航路对目标雷达的压制效果,实现对这两典型搜索航路的优选。为此,首先通过建立数学模型的方法分别求得两种搜索航路的视场覆盖率,然后分别分析了无人机转弯半径、航路规划空间直线长度对两搜索航路视场覆盖率的影响,最后综合考虑了无人机导引头水平机械视场周期扫描对两搜索航路视场覆盖率理论计算值的影响。计算结果表明:在航路规划空间大小、无人机转弯半径一定的情况下,两典型搜索航路的视场覆盖率均低于50%,但"8"字形搜索航路视场覆盖率明显高于跑道形搜索航路,对目标雷达的压制效果更好。     

导弹预警卫星的引导能力评价方法

针对导弹预警卫星的预警信息战术应用问题,提出了一种基于助推段观测的弹道导弹轨迹参数误差估计的导弹预警卫星引导能力评价方法。利用数理统计和推理估计方法,建立了导弹预警卫星利用助推段观测的弹道导弹发射点、关机点和落点估计误差计算模型,进而设计了导弹预警卫星对导弹防御系统的目标引导区域增长率计算模型。数值分析实例进一步说明了该方法的有效性。导弹预警卫星的引导能力评价方法可以为导弹防御体系的重要战术和技术参数的设置提供参考。     

有限视场下的攻击时间和角度多约束制导律

针对精确打击任务存在导引头视场受限这一过程约束的制导问题，提出了一种考虑视场限制以及攻击角度和时间多种约束的制导律.首先，在以比例导引项实现精确命中的基础上，利用最优控制理论，采用弹目距离加权控制能耗形式的指标函数，设计了攻击角度控制项，并推导了相应的剩余飞行时间解析预测表达式.其次，基于最优误差动力学方法，设计了攻击时间相关的控制项，保证了攻击时间误差的有限时间收敛.同时，针对导引头视场有限的问题，分析了各控制项对前置角收敛性的影响，利用特定的限制函数确保前置角在整个制导过程中始终处于有效视场内，并给出了前置角的有界性及收敛性证明.数学仿真结果验证了所提出制导律对多约束制导问题的有效性.     

基于分层禁忌遗传算法的卫星任务调度方案

对地观测卫星在地球观测系统中起着核心作用,任务调度是对地观测卫星满足更多任务需求并获得高观测效率的重要手段。随着用户的激增,大量的任务请求引起卫星资源、时间资源的冲突,导致卫星任务的调度效率低下。为了解决上述问题,通过拆分和聚类2种策略对任务进行预处理,设计了一种基于分层禁忌遗传算法(layered tabu genetic algorithm, LTGA)的卫星任务调度方案。建立了对地观测系统模型,分析了观测任务调度的相关约束;通过分析任务时间窗口冲突情况来确定任务拆分方式,通过计算聚类距离来区分任务分布状态,从而选取合适的观测任务构成预调度任务集合;在上述任务规划的基础上,提出LTGA完成任务的选取和排序,生成观测计划。仿真结果表明,所提出的卫星任务调度方案能够有效提升调度收益、降低调度时间。     

一种变步长前瞻性电子侦察卫星引导调度方法

针对存在区域先验信息的电子侦察卫星引导调度问题,提出了一种变步长前瞻性引导调度机制.以卫星实时侦察信息引导后续有限步长内的卫星侦察策略,随着侦察信息的不断下传形成滚动推进的引导调度窗口;提出了一种基于贝叶斯规则的更新方法对区域状态进行预测,建立了引导调度窗口内有限前瞻步长的通用多目标规划模型,并针对模型特点设计了一种改进型多目标蚁群算法进行求解.仿真对比实验表明,该方法能够有效解决面向区域搜索的电子侦察卫星引导调度问题.     

基于蚁群算法的灵巧卫星调度

灵巧卫星的出现将极大程度增加卫星对给定地面目标实施观测的可选方式和灵活度,使得灵巧卫星调度问题的高度组合特征更加突出,大大增加了卫星调度问题的复杂性和解搜索的寻优难度。分析了灵巧卫星调度问题的约束条件,建立了灵巧卫星调度的约束满足模型。提出了求解灵巧卫星调度方法的蚁群算法,对算法的状态转移规则、信息素更新规则以及安排观测窗口的规则做了详细描述;并提出了任务路径处理流程,以此产生调度方案,评价路径优劣,反馈给蚂蚁路径搜索阶段。通过实例计算,展现了灵巧卫星强大的观测能力以及方法的有效性。     

基于冲突成像概率的多星任务预调度算法

研究高效的卫星调度算法对于解决任务分配不合理问题,充分利用卫星资源收集地面信息,提高对地观测系统的效率具有重要意义.本文针对多星分布式协同调度模型的第一阶段预调度问题,考虑卫星性能指标和成像约束条件,将多星调度问题分解为单星自主调度问题.为求解该问题,本文通过计算任务的可用时间窗口之间的潜在冲突系数和实际冲突系数及能量系数,提出一种基于冲突成像概率的调度（Collision Imaging Probability Based Schedule,CIPBS）算法,根据可用时间窗口分布特点预测每个任务被每颗卫星成功调度的概率,从而设计任务分配方案,尽可能提高能被成像任务的总权重.本文设计了3种不同分布的任务场景来评估CIPBS算法的适应性和效率,实验结果表明均有10%～20%的性能提升.     

大视场角入射平行平面板像差分析方法

基于平面对称光学系统三阶像差理论, 研究平行平面板在大视场角入射情形下的像差解析分析方法. 首先, 研究多个平行折射平面的三阶像差计算方法, 推导出相应的孔径光线传递方程及像差系数表达式； 其次, 在此基础上, 推导出单个平行平面板的波像差和像差计算表达式； 最后, 分别用像差计算表达式和光学设计软件Zemax对含平行平面板构成的大视场角光学系统实例进行像差计算. 结果表明, 用像差表达式计算的结果精度较高.     

基于区域分解的混合法计算节点电场强度

针对基于节点电位有限元方法计算节点电场强度,尤其是针对多媒质问题时边界及交界面上的电场强度计算精度低的问题,提出了基于区域分解的混合法计算研究区域内的节点电场强度以及边界电场强度法向分量和切向分量的方法.根据材料属性的不同将计算区域进行分解,然后对各区域分别采用加权平均法、边界电场约束法以及反距离加权平均法计算区域内部节点电场强度、边界(或交界面)节点电场强度的法向分量和切向分量.对一个具有解析解的同轴电缆模型,分别用混合法和Ansys软件进行计算,对比结果表明混合法的计算精度明显高于Ansys软件方法.     

风云二号卫星区域观测策略确定

该文研究了风云二号卫星02批和03批区域观测的实施流程,确定了区域观测实施时间的计算方法,对不同情况下单次区域观测实施所需时间进行了计算,为区域观测策略的确定提供保障.     

面向区域目标的测绘卫星任务调度方法

测绘卫星以区域目标为主要观测对象,观测精度高、存储数据量大,任务之间存在资源使用冲突,需要合理调度才能充分发挥卫星的能力。在进行合理假设的基础上,提出了一套有效的测绘卫星任务调度方法。首先对区域目标进行预处理,分解为卫星可以单次过境覆盖的条带。然后综合考虑数据采集、存储、回传等因素,建立了测绘卫星任务调度问题的混合整数规划模型。最后采用ILOG CPlex来实现模型求解,生成任务调度方案。资源三号测绘卫星任务调度的应用实例表明,提出的测绘卫星任务调度方法是可行的,对我国的测绘卫星任务管控具有很强的实用价值。     

较大视场的全自动经纬仪望远物镜设计研究

实现电子经纬仪的数字化、自动化,以提高测量精度和效率,对军事应用有重要意义。针对经纬仪自动化设计过程中存在的原望远镜视场角较小、辅助大视场望远系统结构复杂和目标搜索耗时较长等问题,对全自动经纬仪的望远物镜进行了小畸变、大视场化的设计。结合应用条件,通过理论分析和计算,提出望远镜视场角由1°30′提高到5°的指标。基于Cooke物镜结构,应用ZEMAX进行设计、优化和像质分析,得到了满足设计指标的物镜结构,其MTF值在40lp/mm空间频率处超过0.545,畸变小于0.01%,10μm弥散半径范围内包含的能量比例高于80%。该望远物镜的像质优良,提高了目标自动搜索的效率,满足了高精度测量和自动化的要求。     

摄像机视场的测量方法

介绍了摄像机视场的测量方法,当摄像机对无限远物体成像时,提出了用平行光管和转台来测量视场角的方法;当摄像机对有限远物体成像时,提出了用标准刻尺来测量线视场和视场角的方法。     

圆弧型浮式防波堤防浪效果的解析研究

给出了圆弧型浮式防波堤防浪效果计算的解析方法.假定防波堤刚性垂直薄壁、空间固定和水深恒定.假想存在一个圆柱面,把流场划分为内外区域,在每个区域上将速度势用特征函数展开,然后在它们的公共边界上进行衔接.衔接的原则是公共边界上速度连续、压力连续,从而可得到关于未知系数的一组线性代数方程组,解出未知系数,即可求得流域中任意一点的速度势和波高.数值结果给出了不同入射波波长及防波堤不同垂向沉深时防波堤周围波幅的等高线图.结果表明,圆弧型浮式防波堤的防浪效果与入射波波长和防波堤的垂向沉深密切相关.     

卫星对地观测任务启发式自主规划算法研究

传统的卫星对地观测任务调度依赖于地面控制中心离线生成执行计划,为将规划权与地面控制中心解耦,实现卫星对任务及时和自适应规划,本文通过对观测任务的分析,结合小卫星姿态转换能力强以及拥有计算单元的特点,对卫星观测动作以及约束条件做了合理抽象与简化,建立了问题模型,提出了一种适用于小型卫星调度观测任务的启发式自主规划算法HIPA,算法对于每个任务进行资源消耗计算并给出是否可被观测的结果.通过在不同资源条件限制情况下、不同数量的任务样本集上设置的系列对比实验表明,本文所设计的启发式自主规划算法求解性能更好,可最大化利用卫星资源在最短时间内得到规划序列,可有效提高卫星的观测效率.     

一种基于Bi-GRU的卫星对地观测 任务可调度性预测方法

针对现有卫星观测任务可调度性预测模型难以建模长时间间隔的观测任务依赖关系的问题,提出一种基于双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit,Bi-GRU)的卫星对地观测任务可调度性预测模型.该模型以卫星历史规划方案作为学习样本,能够以较低计算代价较高准确率地预测出对地观测任务集合中可以被响应的子集.该模型首先通过多层全连接感知机神经网络提取任务属性间的关联关系,然后采用多组多层双向门控循环单元组成的循环神经网络提取观测任务与其前驱及后继观测任务序列的潜在时序特征,最后融合各组双向门控循环单元的预测结果,从而利用观测任务之间的正向与反向信息依赖关系提升任务可调度性预测准确度.实验结果表明,与现有主流预测模型相比,本文提出方法在准确率、精确率、召回率和F1分数等指标上分别提升了2.27％、2.36％、3.45％和2.37％.