光学技术在中国月球和深空探测中的应用（特约）

光学技术在中国探月工程与首次火星探测工程应用显著:一半以上的科学载荷属于光学遥感载荷;在自主导航、测控、监视、交会对接等工程实施上也应用广泛。文中简要回顾了中国探月工程已实施的历次任务、正在实施的探月工程三期和首次火星探测工程,以及光学技术应用取得的主要成果,介绍了中国未来对月球、火星、木星和小行星等探测任务的规划,分析了光学技术在未来月球与深空探测中的发展趋势和潜在应用领域。     

中俄2009年将联合探测火星

中科院院士、中国空间技术研究院深空探测领域首席专家叶培建22日在北京一个论坛上透露．中国与俄罗斯2009年将进行联合火星探测。届时，俄罗斯将发射火星采样返回探测器Phobos—Grunt，并携带一个由中国研制的火星探测载荷，对火星和火卫一进行综合探测。     

火星次表层探测雷达信号分析与处理

火星是太阳系八大行星之一,探测火星地面以及地表之下的液态水或者固态冰,是对火星探测活动最有意义的一项任务,而低频段雷达具有穿透星体表面的能力,是完成火星探测任务较好的选择。基于任务实际,从火星探测任务的原理出发,分析了火星次表层探测雷达工作方式,对火星次表层探测雷达回波进行仿真分析,基于平台水平和垂直向的误差对成像结果的主副瓣水平的影响,对星上实时处理流程以及算法容许的平台误差进行了计算机仿真,并给出了有用的结论。     

深空探测技术（特约）

深空探测是指对月球以及月球以远的天体或者空间环境开展的探测活动,深空探测领域是我国实现航天强国战略的重要组成部分,也是标志性领域之一。文中概要总结了深空探测60多年来的发展历程,重点介绍了我国深空探测取得的成就和未来发展的趋势,针对我国开展的探月工程和首次火星探测任务,分析了各次任务已取得的技术突破,围绕月球及深空探测后续任务规划,对月球科研站建立、小行星探测、火星取样返回以及木星系探测等任务的关键技术进行了探讨。在此基础上归纳总结了我国深空探测技术的发展路线以及未来需重点研究和攻克的关键技术。     

火星相机研制

介绍了火星探测的进展及火星相机的科学目标,分析了空间相机及火星相机的特点,展现了课题组经过数年研究在火星相机工程样机的研制过程中取得的成果。研究内容包括:火星表面物质的光谱特性、火星探测光学遥感器的谱段设置、近火弧段星下点光照条件分析、近火点太阳高度角随时间变化规律、火星表面高程的直方图分布特性分析、考虑火星表面高程因素速高比误差造成的像移、火星相机工程样机研制、火星相机工程样机外景成像试验等。总结了过去的工作,为将来进一步研制火星相机打下基础。所研制的火星相机适用于在环火轨道对火星表面的观测成像。     

月球及火星探测任务中光谱技术研究与应用

光谱仪器获取目标光谱信息或光谱图像,具备物质成分无损识别和定量反演能力,已成为国内外月球和火星探测任务重点配置的科学载荷,为表面物质成分及矿产资源、形成与演化历史及资源利用等研究提供重要依据.本文简要介绍了近年来国内外月球及火星探测任务中光谱技术的研究进展与应用现状,概述了中国探月工程及天问一号探测任务中七台光谱仪器及...     

深空通信系列讲座之一 深空探测概况

本文概述了国外对太阳系各行星的探测情况,介绍了我国的深空探测现状,主要包括对月球和火星的探测情况,最后描述了我国的深空探测规划。     

深空探测概况

本文概述了国外对太阳系各行星的探测情况,介绍了我国的深空探测现状．主要包括对月球和火星的探测情况．最后描述了我国的深空探测规划。     

基于AOTF的成像光谱技术在深空探测中的应用

首先介绍了欧空局(ESA)火星快车(Mars Express)上装载的火星大气特征研究光谱 仪(Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars, SPICAM)和红外矿物光谱制图 仪(Observatory of Mineralogy, Water, Ice and Activity or IR Mineralogical Mapper, OMEGA)以及美国火星勘测轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter, MRO) 上搭载的紧凑型火星勘测成像光谱仪(Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars, CRISM)的特点指标 及其相关应用。然后介绍了新型分光器件——声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter, AOTF) 的原理及特点,并对拟用于月球探测的基于该分光技术的CE-3红外成像光谱仪和CE-5月球矿物光谱分 析仪进行了简要介绍。最后介绍了其光谱定标、辐射定标以及在宽温度范围内工作时的温度特性分析与校正,为AOTF在 深空探测中的进一步应用提供了技术参考。     

基于LIBS技术结合AFSA-SVM算法对岩石类别的识别

激光诱导击穿光谱（LIBS）具备遥感、原位探测的特性，是深空探测识别物质元素组成及含量的重要技术。探测火星表面元素组成及其矿物分布特征是研究火星地质演化和成因的前提。在天问一号任务发射前，基于火星表面成分分析仪（MarSCoDe）开展了15个类别矿物样品的火星模拟探测实验，获取了1920条光谱数据。为验证仪器的探测性能，本文采用人工鱼群算法（AFSA）优化支持向量机（SVM）的高效分类模型（AFSA-SVM），对包括火成岩、沉积岩和金属矿物在内的32种矿物进行分类。首先，采用主成分分析（PCA）算法将原始光谱数据降维，送入AFSA-SVM训练。其次，通过AFSA来优化SVM的参数，实现了99.56%的矿物识别准确率。最后，对比AFSA-SVM模型与其他算法的识别准确率，其中随机森林（RF）算法、反向传播人工神经网络（BPANN）和K近邻（KNN）算法的准确率分别为95.60%、95.80%和90.17%，结果表明AFSA-SVM算法在辅助LIBS识别矿物种类中具有优势。     

Prospects for a Next-Generation Deep-Space Network

A next-generation deep-space network is currently under consideration by the National Aeronautics and Space Administration. Building upon its many past successes, this network will be required to meet the needs of current and planned missions. These will, no doubt, include the familiar suite of telemetry, command, tracking, and navigation services, with performance levels derived from analysis of the probable future mission set. Additionally, it will be expected to provide enabling capabilities for missions still on the drawing boards. Traditionally, the network serves the robotic deep-space exploration fleet. However, at this time, consideration of the special needs of planned future human lunar missions is appropriate, as well as the evolution to the eventual human exploration of Mars.     

火星探测环绕段自主光学导航算法研究（特约）

针对火星探测环绕段自主导航需求,结合初始轨道参数及光学导航相机拍摄的火星图像,提出了一种基于火星本体的高精度自主导航方法。该方法首先利用初始轨道参数得到火星在导航相机像平面下的投影图,然后将该投影图与导航相机拍摄的火星图进行匹配融合得到火星的边缘图,后利用该边缘图进行精确椭圆拟合,继而可实现器-火视线距和视线矢量的测量,在算法仿真过程中充分考虑到了工程实现中可能会遇到的图像旋转、平移及尺寸变换问题,仿真结果表明:提出的利用先验信息的图像融合测量算法较单独利用火星图像进行导航测量的方法,精度和可靠度均有较大提升,可满足火星探测环绕段的任务需求。     

深空长时延条件下测控系统捕获应急处置方法

针对火星探测任务中测控距离远、信号传输时延长、测控通信链路中断后重建双向链路时间开销大的问题,分析了近地捕获与深空捕获的流程,提出了满足快速发令需求的应急处置捕获流程。结合深空航天器捕获流程中上行与下行信号处理解耦合的特点,提出上行捕获流程完成即可发送遥控指令进行应急处置,大幅缩短了处置用时。以深空测控设备实际工作中常见的发射机速调管故障为案例,对长时延条件下的测控系统捕获应急处置方法进行了模拟测试,并在首次火星探测任务中成功应用。此案例可作为火星探测等深空任务中测控链路异常故障处置时各单位协同工作的参考。     

FAST深空数据传输速率分析

500 m口径反射面射电望远镜(FAST)是目前世界口径最大、最灵敏的射电天文望远镜.为了分析FAST对深空探测任务的数据传输支持能力,利用数据传输链路预算分析方法,在规定特定工程余量的条件下,详细计算了FAST应用在内行星、外行星及柯伊伯带(Kuiper belt)天体探测任务中的数据传输速率.计算结果表明,FAST等效成口径300 m的地面接收天线,能使目前的深空通信数据下行传输速率提高70~400倍,未来其将会强有力地支持我国的火星、木星等深空探测任务.     

Scheduling algorithm for the multiple rovers' access to single orbiter on the Mars relay communication links

The Mars relay communication services have played an important role on the scientific data transmission for several Mars surface exploration missions. However, such technologies based on CCSDS Proximity‐1 protocols only support one single user's access to orbiter at one relay communication session. In future deep space missions, there would be more rovers and facilities on the Mars surface, which requires a multiple access method with high efficiency and low resource occupation. In this article, we propose a distributed serial scheduling structure as "multiple leaky buckets + token bucket" and a scheduling algorithm as "queue equilibrium based proportional fair," in order to improve the multiple access performance on the comprehensive merits of fair access, data transfer throughput, and queue equilibrium. The mathematical model is constructed to validate our new scheduling structure and algorithm, and the multiple attribute decision‐making (MADM) method is used to compare our algorithm with the other three most frequently used algorithms as maximum rate, time polling, and proportional fair. Simulation results show that our scheduling structure and the new scheduling algorithm could find balance with fairness, throughput and queue equilibrium, which gets the best performance in all the four scheduling algorithms in the Mars relay communications case.     

Space communications

Six proposals for enhancing or expanding the electromagnetic spectrum allocated for communications supporting research in space, which will be heard by the 1992 World Administrative Radio Conference, are discussed. They will cover extravehicular activities, space operations, data relay links, deep space interplanetary probes, future planetary missions, and Earth exploration satellites. Of primary importance to most space agencies is the need to improve the status of the allocation of the space research, space operations, and Earth exploration satellite services in the bands 2.025-2.110 GHz and 2.20-2.29 GHz