Method for electromagnetic detection satellites scheduling based on genetic algorithm with alterable penalty coefficient

The electromagnetic detection satellite （EDS） is a type of earth observation satellites （EOSs）. The Information collected by EDSs plays an important role in some fields, such as industry, science and military. The scheduling of EDSs is a complex combinatorial optimization problem. Current research mainly focuses on the scheduling of imaging satellites and SAR satellites, but little work has been done on the scheduling of EDSs for its specific characteristics. A multi-satellite scheduling model is established, in which the specific constrains of EDSs are considered, then a scheduling algorithm based on the genetic algorithm （GA） is proposed. To deal with the specific constrains of EDSs, a penalty function method is introduced. However, it is hard to determine the appropriate penalty coefficient in the penalty function. Therefore, an adaptive adjustment mechanism of the penalty coefficient is designed to solve the problem, as well as improve the scheduling results. Experimental results are used to demonstrate the correctness and practicability of the proposed scheduling algorithm.     

Amery冰架附近区域年际表面高程变化分析

使用基于坡度改正的ICESat(冰云和地面高度卫星)激光测高数据重复轨分析法对2003至2009年2月与10月Amery冰架及其附近区域进行了表面高程变化分析.该区域的ICESat轨道重复轨之间的平均距离为100m,平均坡度为0.3%,使用数字高程模型(DEM)进行重复轨间的坡度改正可以消除坡度对重复轨之间高程点投影时的影响.最终得到了2003～2009年2月和10月的总体平均高程变化,以及不同高程区间内的平均高程变化.结果表明海拔较低即更靠近海洋的区域高程变化剧烈,波动范围在±40cm左右甚至超出,而海拔较高即内陆区域的高程变化较缓和,波动范围在±10cm以内.     

海南近海Envisat测高波形重构海面高质量评价

以海南近海(14~20°N,108~120°E)为研究区域,采用四种波形重构算法(Ocean1算法,阈值(Threshold)算法,重心偏移(OCOG)算法和Beta-5参数算法)对Envisat高度计RA2第20周期八条轨迹的测高波形数据重新进行计算,并对波形重构后的海面高(SSH)精度进行评价.结果表明:波形重构算法能显著提高测高海面高数据质量,且重构后海面高的空间分辨率有较大改善.其中Threshold 50%算法的重构精度最高,Ocean1算法的精度也较好.Threshold 50%算法的结果最为稳定,比其他三种算法更适合于海南近海的测高波形重构.     

基于滚动优化策略的成像侦察卫星应急调度方法

针对成像侦察卫星应急调度问题进行研究, 在分析主要约束条件的基础上, 构建了多星调度问题的约束满足模型. 根据应急任务具有独立到达时刻与执行截止期需求的特点, 提出了基于滚动优化策略的调度算法. 该策略采用周期驱动与事件驱动相结合的混合驱动模式, 可将调度过程划分为一系列静态的调度区间. 通过优化各区间内任务的规划方案, 实现应急任务的动态调度. 在问题求解过程中, 将滚动优化策略与启发式算法结合, 形成了三种应急调度算法. 最后通过仿真实验, 对不同算法的调度效果进行对比, 验证了滚动优化策略的有效性.     

Dual loop feedback pre-distortion in satellite communication

Since the satellite communication goes in the trend of high-frequency and fast speed, the coefficients updating and the precision of the traditional pre-distortion feedback methods need to be further improved. On this basis, this paper proposes dual loop feedback pre-distortion, which uses two first-order Volterra filter models to reduce the computing complexity and a dynamic error adjustment model to construct a revised feedback to ensure a better pre-distortion performance. The computation complexity, iterative convergence speed and precision of the proposed method are theoretically analyzed. Simulation results show that this dual loop feedback pre-distortion can speed the updating of coefficients and ensure the linearity of the amplifier output.     

多点波束宽带卫星系统波束间功率优化分配算法

为满足多点波束宽带卫星系统各波束不同的业务需求,提高星上功率利用率,对多点波束卫星的功率分配进行优化。在充分考虑卫星下行链路信道条件的不同及各波束最小容量需求的基础上,以服务公平性和容量最大化为目标进行建模,提出了一种波束间功率优化分配算法OIBPA(optimized inter-beam power allocation),并采用凸优化理论对该优化算法进行分析。通过仿真分析,该算法与传统的功率分配算法相比,在考虑信道条件的基础上提高了卫星的功率利用效率,降低了计算复杂度,且可以根据业务优先级进行灵活地调整,适用于多点波束宽带卫星系统。     

卫星偏置动量轮3D模型的优化设计与有限元分析

为提高卫星姿态控制系统的精度、寿命以及确定卫星合理的有效载荷和性能指标,提出了偏置动量轮整体优化设计方案.通过三维实体建模软件Pro/E建立轮体、壳体的密封罩和底座的简化几何模型,依据动量轮轮体和壳体的特性与设计要求,建立动量轮整体优化设计的数学模型;利用Matlab软件中fmincon和fminimax函数分别进行偏置动量轮整体优化设计计算.结合优化结果对结构尺寸进行适当调整,取动量轮半径为81 mm,轮缘高度和宽度分别为24、6 mm,轮辐高度和宽度分别为21、6 mm,轮体内环倒圆和外环倒圆为20、5 mm,壳体厚度为1 mm.经有限元分析验证后轮体的静态和动态性能均达到了指标要求,体积减小了15％.     

墨西哥湾OCO-2卫星叶绿素荧光产品分析与评价

陆上植被荧光遥感分析已经发展了30余年,技术层面上日臻成熟,而海洋方面的叶绿素荧光研究正方兴未艾。为了促进卫星遥感手段研究叶绿素荧光的发展,以墨西哥湾东北部水域为研究区,对2014年9月-12月轨道碳观测2号(Orbiting Carbon Observatory–2,OCO-2)提供的L2级叶绿素荧光遥感反演产品进行了分析和评价。本文首先阐述了OCO-2荧光检索的原理和方法。在此基础上,结合表观辐射亮度和纠正参数Ci论述了叶绿素荧光值的变化趋势和波动范围。并进一步对太阳天顶角和观测天顶角等观测几何因素与荧光值之间的关系进行了分析。研究结果表明：①从数值上看,771 nm波段叶绿素荧光显著大于757 nm波段,而两个波段提取的叶绿素荧光相关性明显,这与地面实际观测得到的结果相一致;②太阳/卫星天顶角和方位角与叶绿素荧光反演结果关系不显著,表明观测几何因素对卫星遥感叶绿素荧光的影响不明显;③提取的叶绿素荧光值偏小,并出现负值,而纠正参数Ci相对恒定,这表明IMAP-DOAS反演算法和传感器探测可能存在一定的系统性误差。通过对以上研究结果的分析,可知利用OCO-2反演叶绿素荧光所得到的产品具有一定的可信度和稳定性,但其反演精度与地面观测数据相比,仍需相关部门投入大量的时间和精力进行比对和验证,以提高其实际利用价值。     

一种适用于我国的TDRSS星座方案

提出了一种适用于我国的跟踪与数据中继卫星系统(tracking and data relay satellite system,TDRSS)星座方案。系统以中轨卫星星座为基础,由卫星星座、星际链路和地面信关站组成,可为我国的低轨航天器与地面站之间提供不间断的数据链路。理论分析和仿真结果表明,采用该星座方案的卫星中继系统能全天时覆盖全球低空空域,有较好的对地覆盖特性。     

GPS/SINS全组合系统确定SAR卫星的轨道和姿态

GPS/SINS组合系统因其多方面的优越性而在许多导航系统中使用。不过 ,利用GPS接收机的伪距、伪距率和载波相位双差等所有原始观测信息的全组合系统还处于研究之中。针对全组合系统进行了研究 ,建立了相应的误差模型和系统观测模型 ,特别是组合系统下的GPS载波相位双差观测模型。并以高分辨率SAR小卫星的轨道和姿态确定为仿真对象 ,对该系统进行了计算机仿真。仿真结果表明 ,GPS/SINS全组合系统具有很高的精度和可靠性 ,基本上能满足SAR卫星平台的任务要求