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基于北斗三号导航系统的卫星定位技术

中国空间科学技术 2022年第2期42卷 64-70页

作者：赵鹏飞陈高峰李小娟汪大宝刘宁王慧聪中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094 航天恒星科技有限公司天津300450

对北斗三号体制下的传输链路、接收门限进行理论分析,得出捕获算法采用4次非相干累加,可以使捕获灵敏度达到-130 dBm,同时实现定位时间小于5 min的综合较优结果。接着以低轨太阳同步轨道卫星为例,利用STK建模进行全轨道周期仿真,结果显... 详细信息

对北斗三号体制下的传输链路、接收门限进行理论分析,得出捕获算法采用4次非相干累加,可以使捕获灵敏度达到-130 dBm,同时实现定位时间小于5 min的综合较优结果。接着以低轨太阳同步轨道卫星为例,利用STK建模进行全轨道周期仿真,结果显示全程收星数超过4颗,定位精度达到2.59 m,速度误差为0.00378 m/s。2020年底北斗三号导航系统部署完成后,首次完成在轨卫星定位测试,实际收星数大于或等于6颗,定位精度达到2.77 m,速度误差0.006 m/s,仿真和测试结果的一致性良好。该研究成果可作为后续在轨航天器使用北斗三号系统实现定位需求的参考。

关键词：北斗三号导航系统非相干累加捕获灵敏度定位精度在轨验证

Ka频段低轨遥感卫星可变编码调制应用效能研究

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中国空间科学技术 2022年第5期42卷 44-56页

作者：王中果汪大宝赵鹏飞张莎莎武小栋张晓王振兴中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094 西安空间无线电技术研究所西安710071

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星的星地数据传输能力提升提出了迫切需求,导致X频段星地数传通道压力急剧增加,而Ka频段可用带宽是X频段的4倍,理论上可大幅提升传输能力。当前低轨遥感卫星的星地数据传输通常采用固定编码调制(CCM)和可... 详细信息

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星的星地数据传输能力提升提出了迫切需求,导致X频段星地数传通道压力急剧增加,而Ka频段可用带宽是X频段的4倍,理论上可大幅提升传输能力。当前低轨遥感卫星的星地数据传输通常采用固定编码调制(CCM)和可变编码调制(VCM),均未利用地面站仰角增大时大气衰减减小所带来的信道条件改善,对链路资源造成浪费。针对此问题,对指定地面站和链路可用度,综合考虑自由空间损耗和大气衰减随接收仰角增加而同时减小的特性,提出基于DVB-S2标准的Ka频段星上VCM系统实现方案,给出传输效能评估标准,并对降雨特性不同的喀什站、北京站、三亚站CCM,VCM的Ka频段传输效能进行了对比仿真分析,以寻找出适合不同站点的星地数传方案。仿真结果表明:干旱少雨的喀什站更适合采用CCM,且链路可用度高达99.82%;雨量中等的北京站可根据用户使用需求灵活选择CCM或VCM;而降雨丰富的三亚站更适合采用VCM,不仅可将传输效能提升8.37%,还可将链路可用度提升11.23%。

关键词：低轨遥感卫星可变编码调制应用效能数据传输 Ka频段 DVB-S2

低轨高分遥感卫星Ka频段VCM星地数传性能分析

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低轨高分遥感卫星Ka频段VCM星地数传性能分析

作者：王中果汪大宝张晓中国空间技术研究院遥感卫星总体部

Ka频段可变编码调制(VCM)星地数传系统理论上可提升低轨高分辨率遥感卫星的星地数传效能,预计未来将成为解决海量遥感数据不断增加带来的数据平衡问题的一种有效手段,但调制编码模式选择和切换的最小时间步距设置等工程实现问题需开展... 详细信息

Ka频段可变编码调制(VCM)星地数传系统理论上可提升低轨高分辨率遥感卫星的星地数传效能,预计未来将成为解决海量遥感数据不断增加带来的数据平衡问题的一种有效手段,但调制编码模式选择和切换的最小时间步距设置等工程实现问题需开展先期研究分析。基于高分七号卫星在轨飞行验证的X频段VCM、国内已有Ka频段固定编码调制(CCM)的星地数传技术基础,以结合数传链路可用度和原始信息速率的VCM传输效能因子指标为比较对象,量化分析了不同最小时间步距(1 s、2 s、3 s、5 s、8 s、10 s)下,Ka频段VCM星地数传系统的传输效能。仿真结果表明:与现有Ka频段CCM系统相比,Ka频段VCM系统的星地传输效能提升比例可超过41%,最小时间步距设置建议由X频段VCM系统的5 s缩短至2 s或1 s。这可为我国后续低轨高分遥感卫星的数传通道设计提供借鉴。

关键词：低轨遥感卫星星地数传效能可变编码调制高分辨率 Ka频段

来源： cnki会议评论

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一种新的红外复杂背景自适应抑制算法

西安电子科技大学学报 2010年第5期37卷 927-933页

作者：汪大宝刘上乾张峰西安电子科技大学技术物理学院陕西西安710071

为了解决低信噪比非平稳复杂云层背景下红外弱小目标检测问题,提出了一种新的基于Facet模型的正则化双向扩散滤波算法.该算法采用Facet模型拟合图像曲面,并设计了平均方向导数梯度算子描述拟合图像曲面的多向梯度特征,以准确识别目标和... 详细信息

为了解决低信噪比非平稳复杂云层背景下红外弱小目标检测问题,提出了一种新的基于Facet模型的正则化双向扩散滤波算法.该算法采用Facet模型拟合图像曲面,并设计了平均方向导数梯度算子描述拟合图像曲面的多向梯度特征,以准确识别目标和背景的特征差别.结合平均方向导数梯度算子,设计了一种新的正则化双向扩散背景抑制技术.与传统算法相比,这种算法能够依据目标和背景的特征差别自适应地在前向扩散(目标增强)和后向扩散(背景抑制)之间切换,以实现在抑制背景杂波的同时增强目标.理论分析和实验结果表明,这种算法对包含强纹理结构的非平稳复杂云层背景杂波具有良好的抑制作用,并且算法结构简单,运算量小,易于硬件实时实现.

关键词：图像处理红外弱小目标 Facet小面模型双向扩散滤波信号检测

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双系统卫星接收机定位方程直接解算方法研究

系统仿真学报 2014年第1期26卷 202-207页

作者：张强刘红雨汪大宝北京空间飞行器总体设计部北京100094

在深空探测或其它卫星仰角约束过大的特殊应用中,传统的线性迭代求解方法不能保证定位方程可靠稳定收敛,从而可能使卫星导航接收机在冷启动时无法进行初始定位,进而导致卫星导航接收机不能提供导航定位服务。针对此问题,利用双系统卫星... 详细信息

在深空探测或其它卫星仰角约束过大的特殊应用中,传统的线性迭代求解方法不能保证定位方程可靠稳定收敛,从而可能使卫星导航接收机在冷启动时无法进行初始定位,进而导致卫星导航接收机不能提供导航定位服务。针对此问题,利用双系统卫星导航接收机可以获得更多可视卫星的特点,提出了"3+3"六颗星的直接解算方法,和在两个卫星系统可见卫星数达到七颗及七颗以上时,将导航定位非线性方程组直接转化为线性方程组的直接解算方法,两种方法均不需对定位方程进行线性化处理。通过仿真试验对所提出的直接解算方法进行仿真验证,结果表明所提方法可以保证双系统卫星导航接收机在冷启动时获得可靠的初始定位结果。

关键词：卫星导航组合接收机迭代运算直接解算

基于MRF的自适应正则化红外背景杂波抑制算法

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红外与毫米波学报 2009年第6期28卷 440-444页

作者：汪大宝刘上乾寇小明洪鸣西安电子科技大学技术物理学院陕西西安710071

针对复杂背景下红外弱小目标检测难题,将背景杂波抑制归结为从原始红外弱小目标图像中重建目标数据的过程,据此提出了一种基于马尔可夫随机场模型(MRF)的自适应正则化滤波算法.该算法采用MRF,建立了红外弱小目标图像的先验概率模型,并... 详细信息

针对复杂背景下红外弱小目标检测难题,将背景杂波抑制归结为从原始红外弱小目标图像中重建目标数据的过程,据此提出了一种基于马尔可夫随机场模型(MRF)的自适应正则化滤波算法.该算法采用MRF,建立了红外弱小目标图像的先验概率模型,并根据图像的粗糙度设计了新的势函数.在此基础上,采用MRF对背景杂波抑制过程进行正则化处理,从而实现了对红外背景杂波的自适应各向异性抑制.理论分析与实验结果表明,该算法能够随图像局部纹理特征的变化自适应地调整滤波算子结构,从而可在复杂背景下自适应地抑制杂波、增强信号,有效地提高了图像的信噪比,且该算法结构简单,更易于硬件实时实现.

关键词：背景杂波抑制红外弱小目标马尔可夫随机场正则化自适应滤波

基于改进伽马曲线的星载长波红外焦平面非均匀性校正算法

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红外与激光工程 2022年第5期51卷 136-144页

作者：汪大宝王中果吴明轩张超胡月中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094 北京市遥感信息研究所北京100005 航天恒星科技有限公司北京100080

随着长波红外探测器技术的进步,通过选用宇航级大阵列长波红外探测器,天基红外遥感卫星技术得到快速发展。长波红外探器响应强非线性导致传统的基于线性模型的非均匀性校正算法校正误差大,从而影响卫星在轨使用效能。针对该问题,结合大... 详细信息

随着长波红外探测器技术的进步,通过选用宇航级大阵列长波红外探测器,天基红外遥感卫星技术得到快速发展。长波红外探器响应强非线性导致传统的基于线性模型的非均匀性校正算法校正误差大,从而影响卫星在轨使用效能。针对该问题,结合大量实验室数据和卫星在轨数据的统计分析结果,建立了一种新的长波红外探测器非线性响应模型,据此提出了一种基于改进伽马曲线的非均匀性校正算法,以有效克服探测器响应强非线性对校正精度的影响。该算法首先建立基于改进伽马曲线的探测器非线性响应模型,依据此模型对获取图像进行非线性压缩映射,实现探测器响应的线性化,然后利用星载基于定标技术的线性化算法实施非均匀性校正,同时,定标温度点根据所建立模型参数动态更新,最后通过逆非线性化压缩映射还原出实际的非均匀校正后的图像。基于人造黑体和在轨实景红外图像的实验结果表明,该算法有效解决了探测器响应强非线性对校正精度的影响,校正后图像的视觉效果和定量化指标均优于传统的星载非均匀校正算法。

关键词：长波红外探测器天基红外遥感非均匀性校正动态伽马曲线强非线性响应模型

基于FPGA的IRFPA非均匀性自适应校正算法实时实现

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半导体光电 2008年第4期29卷 583-585,589页

作者：王炳健刘上乾汪大宝西安电子科技大学技术物理学院陕西西安710071

红外焦平面阵列(IRFPA)的非均匀性校正(NUC)是红外图像处理系统中的重要环节。在研究了基于神经网络的NUC算法的基础上,提出了一种采用FPGA基于神经网络的非均匀性自适应校正算法实时实现硬件方法,该方法利用流水线技术和并行处理结构,... 详细信息

红外焦平面阵列(IRFPA)的非均匀性校正(NUC)是红外图像处理系统中的重要环节。在研究了基于神经网络的NUC算法的基础上,提出了一种采用FPGA基于神经网络的非均匀性自适应校正算法实时实现硬件方法,该方法利用流水线技术和并行处理结构,大大提高了系统的运算速度,特别适用于大面阵、高帧频红外焦平面成像系统;而且系统仅利用了一片FPGA,体积小,功耗低,便于系统的小型化。

关键词：红外焦平面阵列非均匀性自适应校正神经网络 FPGA 实时实现

基于2D-TDI及运动补偿的红外图像增强算法

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半导体光电 2010年第1期31卷 155-156,160页

作者：张峰刘上乾汪大宝西安电子科技大学技术物理学院西安710071

针对红外图像的特点,提出了一种基于2D-TDI及运动补偿的新方法。将序列红外图像根据运动特性进行多分辨运动估计,然后根据得到的运动矢量进行2D-TDI。多分辨运动估计的引入,提高了运动估计对噪声的抗干扰能力,并有效地减小了运算量。该... 详细信息

针对红外图像的特点,提出了一种基于2D-TDI及运动补偿的新方法。将序列红外图像根据运动特性进行多分辨运动估计,然后根据得到的运动矢量进行2D-TDI。多分辨运动估计的引入,提高了运动估计对噪声的抗干扰能力,并有效地减小了运算量。该算法克服了传统图像直接叠加引入的图像边缘模糊的缺点,并能明显提高图像的信噪比。用真实的红外图像序列进行了处理,实验证明了算法的优越性,并取得了满意的效果。

关键词：红外图像增强 2D-TDI 运动补偿运动估计多分辨分析