基于几何拓扑学的高精度遥感卫星对地覆盖法

在遥感卫星对地覆盖方法中应用网格点法时,当目标分析区域大且精度要求高时存在时空复杂度高和计算效率低的问题。为此,基于几何拓扑学提出一种新的遥感卫星对地覆盖方法。将卫星每次过境轨迹和目标分析区域都理解为几何图形,对其做交集运算求得覆盖区域,并对每次过境区域图形做并集运算求得总覆盖区域,再分析其他覆盖特性。在运算过程中仅使用图形边点集合进行运算,只要保证幅宽两点的计算准确即可确保算法精度。实验结果表明,与基于网格的对地覆盖法相比,该方法可有效降低算法复杂度,使计算效率得到6倍以上的提升。     

基于多要素叠加的大区域遥感拍摄分解研究

区域目标分解是遥感卫星对大区域覆盖成像任务规划的关键环节，对快速获取大区域有效数据具有重要意义。基于对卫星大区域拍摄任务的规划经验，总结了大区域拍摄实际业务中的主要影响要素，包括卫星轨道过境、窗口区域云量和底图实时更新，提出了基于多要素叠加的大区域拍摄分解方法。该方法通过将云量要素应用到每个过境窗口的拍摄条带的分解中，基于贪婪算法的思想获得每次卫星过境中成像条件较优的拍摄条带，可提升卫星对大区域拍摄的单次数据获取有效率和整体覆盖效率。该方法已应用于“国产中高分辨率宽波段多光谱卫星数据集构建和高效国际化服务”项目，为吉林一号光谱星快速获取“一带一路”沿线区域数据提供支持。对比该方法使用前后两期区域覆盖数据获取情况，数据覆盖效率提升约44%。     

对地观测卫星成像区域仿真研究

为了发挥对地观测卫星在大面积、实时、快速获取地表数据方面的优势,用户需要事先掌握对于自己感兴趣区域上空的卫星过境情况和成像能力。本文通过对卫星轨道预报模型与算法、卫星地面成像区域边界轨迹计算模型和算法的探讨与实践,得到了一些对卫星成像区域仿真有益的经验。试验证明,对于无侧视情况下,使用较旧的卫星轨道根数来计算卫星成像区域,仍能满足用户对于成像区域预报的精度要求。     

复杂约束条件下卫星观测多目标获取优化算法

在复杂约束条件下,卫星对多目标的获取效率成为卫星观测研究领域的热点问题。提出基于贪婪方法的实际复杂约束条件下多目标获取优化算法。该方法基于传感器约束模型对多目标进行可视筛选,基于卫星侧摆约束模型对可视目标实现可访问互斥目标集合分类,采用考虑能源约束模型的贪婪优化算法获取最优目标访问路径。实验结果表明,实际复杂约束条件下,该算法可在最少能源消耗情况下获取更多目标,获取效率及能耗明显优于传统的蚁群算法和遗传算法。     

面向任意几何区域的遥感卫星对地覆盖法*

为了满足对任意几何区域进行覆盖特性分析的需要,本文在传统网格点覆盖法对矩形区域进行覆盖特性分析的基础上,对网格点构建、卫星过境覆盖分析等环节进行改进,使其适合对任意几何区域进行覆盖特性分析的需要,最后以中国行政区域为例进行实验并通过过境特性表、过境重绘图和覆盖重数图等进行覆盖特性的可视化。结果表明了本文研究的对地覆盖法在任意几何区域上能够准确的计算出其每次过境的覆盖区域及总覆盖区域,同时在实验分析中通过多种可视化方法展示目标区域的覆盖特性,使其更加直观。     

卫星时间窗口计算的动态步长快速算法

针对卫星轨道连续跟踪采样的时间窗口传统计算方法计算量大、效率低的问题,提出了一种新的快速算法。为减少参与计算的采样点数量,算法通过预测参与计算对象之间距离动态调整采样步长;为使算法适于解决各类时间窗口计算问题,提出广义可视概念进行时间窗口判定。分别研究了卫星与地面点目标可见时间窗口、星间可见时间窗口、卫星对地面目标覆盖时间窗口、地面大范围区域卫星过境时间窗口的广义可视判断方法和预测距离计算模型。实验结果表明,算法与传统算法精度完全一致,效率提升约99.7%。     

基于差分算法的异构无线传感器网络多重覆盖节点调度方案

针对部署区域中存在多个不同覆盖质量需求的目标,本文提出一种基于多重覆盖算法的异构节点调度机制。该算法在满足区域覆盖要求和重点区域监测目标多重覆盖的要求,及节点能量的约束条件下,以网络的有效覆盖率最大和工作节点数目最少为目标,借助改进的差分算法来对节点状态进行优化达到提高网络覆盖性能和降低网络能耗的目的。仿真结果显示,本文的算法在满足热点目标监测要求的前提下,最大限度地兼顾网络的区域覆盖质量,减少了网络的能耗;较之随机调度算法,本文算法在覆盖率和网络能耗方面优于后者。     

空间探测相控阵雷达系统的观测任务编排仿真

该文针对开发相控阵雷达目标信息处理系统时对仿真测量数据源的需求,研究了一种观测任务编排算法,模拟相控阵雷达在多目标跟踪方式下对目标的观测。该算法以各选定目标的过境预报信息为前提条件,结合雷达的跟踪能力、观测间隔,在过境期间内编排对目标的观测时刻,结果是产生一张目标与观测时刻对应的表。当视场内目标数大于雷达跟踪上限时,采取观测目标数最大化原则进行编排。仿真给出了任一时刻过境目标数与被编排的目标数的比较曲线,说明了该算法的有效性。     

侦察卫星地面机动目标覆盖特性分析与仿真

针对当前军用目标机动过程中易被卫星侦察的问题,对处于不同位置的机动目标进行侦察卫星覆盖特性分析,仿真其覆盖侦察过程.利用卫星工具软件包STK(Satellite Tool Kit)中先进的航天器系统分析软件,建立多摄动条件下侦察卫星星座运动学模型,调用STK的覆盖分析和虚拟现实模块,对卫星地面机动目标的覆盖算法和可视化技术进行研究.覆盖分析仿真结果表明:地面目标在机动过程中,侦察卫星对其实时位置的覆盖数据与目前采用的区域覆盖数据有一定差异,利用仿真结果能够有效减小覆盖预警数据的误差,且仿真结果与实际观测数据拟合良好.所提的方法处理地面机动目标侦察卫星覆盖情况准确度高,侦察卫星作战仿真过程逼真,具有很好的军事应用价值.     

基于传感器特性不规则区域瞬时覆盖分析

星载传感器对地面区域瞬时覆盖分析的结果是卫星任务规划和星座设计等的重要因素之一,区域瞬时覆盖分析的精度和效率影响到卫星任务规划的能力。在分析不规则区域瞬时覆盖且精度要求高时,传统基于网格点法的区域瞬时覆盖存在精度低和效率低的问题。为此,研究了基于卫星轨道特性,姿态、传感器特性、地理信息系统和几何拓扑学实现了星载传感器对不规则区域的瞬时覆盖分析,基于国产自主可控的"洞察者空间信息分析系统"进行了仿真计算和可视化显示,验证了算法的可行性。