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改进深度交叉网络的遥感信息即时智能推荐方法

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测绘学报 2024年第3期53卷 537-547页

作者：彭染姝陈实陈宇中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

随着遥感大数据时代的到来,海量遥感数据的主动、即时推送问题成为限制遥感信息智能服务领域发展的瓶颈。针对现有遥感信息推荐模型空间特征表达能力不足、交叉特征表达能力欠缺和无差别对待交叉特征等问题,本文提出一种融合注意力机制... 详细信息

随着遥感大数据时代的到来,海量遥感数据的主动、即时推送问题成为限制遥感信息智能服务领域发展的瓶颈。针对现有遥感信息推荐模型空间特征表达能力不足、交叉特征表达能力欠缺和无差别对待交叉特征等问题,本文提出一种融合注意力机制的深度交叉空间变换网络(attention deep&cross spatial-transformation network,ADCSTN)。首先,模型使用深度交叉网络提取遥感信息不同关联的交叉特征;然后,基于栅格划分,利用空间变换层将一维空间属性数据转换为二维空间矩阵,充分捕捉遥感信息空间结构特征;最后,通过注意力层对得到的不同关联的交叉特征设置不同权重,增强模型性能,实现遥感信息的主动、即时、智能推送。本文利用STK仿真1584颗智能遥感卫星组成的遥感卫星星座为20°N—40°N、120°E—140°E区域内的舰船提供实时遥感数据,并设置用户兴趣,得到试验数据集。试验结果表明,本文模型的推荐效果较好,相比于传统的四元组模型,F_(1)score提高了37%~54.7%。

关键词：遥感信息推荐系统深度交叉网络即时推送智能遥感卫星

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静电悬浮下铌异质形核及枝晶生长

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1333-1346页

作者：王艳秋郑福陆潇晓孙志斌中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京101499

采用无容器静电悬浮实验技术,对纯度99.7%和99.95%铌材料的过冷程度和形核凝固机制进行了系统研究。通过经典形核理论分析测量和计算得到材料样品在形核和凝固过程的热物理参数和热动力学参数。实验结果统计分析表明:铌样品的最大过冷度... 详细信息

采用无容器静电悬浮实验技术,对纯度99.7%和99.95%铌材料的过冷程度和形核凝固机制进行了系统研究。通过经典形核理论分析测量和计算得到材料样品在形核和凝固过程的热物理参数和热动力学参数。实验结果统计分析表明:铌样品的最大过冷度为455.7 K,临界过冷度约为739 K。系统分析并计算得到铌样品最大概率形核过冷度、指前系数、成核活化能、固液界面自由能和关键晶核尺寸。样品的枝晶生长速度与过冷度呈幂函数关系,在过冷度454 K时,枝晶生长速度达到42.1 m/s。考虑非等温条件下界面能的各向异性对自由枝晶生长的影响,理论预测结果与实验获得实验结果一致。

关键词：液态铌异质形核枝晶生长形核凝固机制无容器静电悬浮

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基于首光子时间的被动单光子点目标检测

光学学报 2024年第9期44卷 67-76页

作者：李昌恒刘璠王小庆朱露洁刘雪峰中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

针对暗弱点目标检测需求,提出一种基于首光子时间的点目标检测方法。在压缩感知单光子成像系统中,通过测量调制信号的首光子到达时间并采用阈值法获得估计目标是否存在的检测结果,利用压缩感知算法实现对点目标的快速高灵敏度检测。针... 详细信息

针对暗弱点目标检测需求,提出一种基于首光子时间的点目标检测方法。在压缩感知单光子成像系统中,通过测量调制信号的首光子到达时间并采用阈值法获得估计目标是否存在的检测结果,利用压缩感知算法实现对点目标的快速高灵敏度检测。针对运动点目标的连续检测提出一种相邻帧差分算法,在有效去除成像结果中噪声点的同时,完美保留了待检测的点目标信息。相较于传统的压缩感知单光子成像需要进行大量光子才能实现目标重建,所提出的方法在每次调制时间内仅需要测量一个光子,并且在2.2%的采样率下就可以完成对暗弱点目标图像的获取,显著提高了点目标检测的灵敏度,加快了检测速度。仿真和实验结果表明,所提方法能够以极高的准确度实现对多个点目标的同时检测。

关键词：成像系统单光子成像压缩感知点目标检测首光子时间

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融合轨道动力学的小行星探测器自主视觉定位

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 19-27页

作者：樊铭瑞张世栋李运牛文龙彭晓东高辰杨震中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室(中国科学院国家空间科学中心) 北京100190 中国科学院大学北京100049

针对小行星探测器高精度自主视觉定位问题,提出了一种融合轨道动力学的深空探测器自主视觉定位方法,能修正视觉视觉定位与地图构建算法(simultaneous localization and mapping,SLAM)的定位误差。该方法通过融合轨道动力学的轨道改进技... 详细信息

针对小行星探测器高精度自主视觉定位问题,提出了一种融合轨道动力学的深空探测器自主视觉定位方法,能修正视觉视觉定位与地图构建算法(simultaneous localization and mapping,SLAM)的定位误差。该方法通过融合轨道动力学的轨道改进技术,能够在缺乏表面先验信息、无人工手动标记的场景下,实现探测器的高精度视觉导航,并建立小行星表面稠密三维模型。首先,基于视觉同时定位和建图方法(VSLAM)提取小行星表面特征,通过因子图优化算法估计探测器位姿,设计回环检测提高定位精度;其次,重构行星表面三维模型,实现基于多面体法的行星不规则引力场建模;最后,提出了一种基于轨道动力学的伪相对运动轨道优化算法,将其作为物理约束修正视觉定位累积误差,分析反演视觉初始定轨误差在轨道动力学中的传播过程,实现修正视觉定位累积误差,改善初始定位结果。仿真实验结果表明,融合轨道动力学可以有效提升小行星探测视觉定位的精度,从而实现高精度导航,为深空探测技术的未来发展提供参考借鉴。

关键词：深空探测自主导航轨道动力学视觉SLAM 状态估计

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星座寿命后碎片飞越轨道设计与优化

宇航学报 2024年第6期45卷 866-880页

作者：张思扬王蜀泉中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094 中国科学院大学北京100049

针对星座卫星寿命结束后转变为大规模碎片的主动清理问题,提出一种多目标飞越方案,以SL(StarLink)星座为例设计从停泊轨道出发对多个轨道面、多枚碎片的飞越探测最优轨道。首先根据SL星座的轨道特征将目标按照轨道面进行聚类,然后根据... 详细信息

针对星座卫星寿命结束后转变为大规模碎片的主动清理问题,提出一种多目标飞越方案,以SL(StarLink)星座为例设计从停泊轨道出发对多个轨道面、多枚碎片的飞越探测最优轨道。首先根据SL星座的轨道特征将目标按照轨道面进行聚类,然后根据球面几何关系和Gibbs公式对轨道机动参数进行降维,在开普勒运动假设下快速设计考虑航天器空飞、套圈飞行的单脉冲飞越多目标的轨道机动参数初值。最后基于分支定界广度优先方法,考虑J2引力摄动搜索单脉冲飞越双目标的飞行序列,得到燃耗最小的飞越轨道。数值仿真结果表明航天器通过24次轨道机动后,共飞越探测了48颗SL卫星,共需速度脉冲1.66 km/s,飞行时间9.64天,证明了所提出方法的有效性,为未来大规模空间碎片清理任务设计提供参考。

关键词：空间碎片单脉冲多目标飞越轨道优化星座

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技术创新是未来空间科学发展的关键因素

中国科学院院刊 2024年第5期39卷 891-898页

作者：吴季中国科学院国家空间科学中心北京100190

空间科学是我国航天活动中的重要组成部分。尽管其是以科学发现为任务目标的航天计划,但是随着技术的发展和所到即所得类型的任务越来越少,空间科学任务对实现其目标的技术创新度的要求也越来越高。文章首先回顾了自空间科学诞生以来科... 详细信息

空间科学是我国航天活动中的重要组成部分。尽管其是以科学发现为任务目标的航天计划,但是随着技术的发展和所到即所得类型的任务越来越少,空间科学任务对实现其目标的技术创新度的要求也越来越高。文章首先回顾了自空间科学诞生以来科学研究范式的发展趋势,然后分析了具有技术创新的空间科学任务的培育过程,以及领导这类任务的首席科学家的职责,最后分析和讨论了和空间科学相关的几个重要的技术创新领域。分析表明,在科技竞争越来越激烈的当下,未来空间科学任务能否取得科学突破并得到可持续发展的最为关键性的因素,将存在于任务所采用的获取数据的技术手段是否具有独特创新性,以及能否突破已有的探测地点的限制,创造出自己的第1次。

关键词：空间科学创新发展科学载荷任务遴选和管理

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空间科学大数据与航天强国

科学通报 2024年第9期69卷 1132-1136页

作者：王赤邹自明胡晓彦熊森林中国科学院国家空间科学中心北京100190

航天事业是国家发展战略的重要组成部分.习近平总书记指出,“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦.”党的二十大报告也提出,加快建设航天强国是全面建设社会主义现代化国家的重要任务.空间科学与空间技术、... 详细信息

航天事业是国家发展战略的重要组成部分.习近平总书记指出,“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦.”党的二十大报告也提出,加快建设航天强国是全面建设社会主义现代化国家的重要任务.空间科学与空间技术、空间应用构成航天活动的三大领域[1],是航天强国建设的三大支柱[2].强大的空间科学、空间技术和重大工程实现能力是航天强国必要的基本能力[3].

关键词：空间科学航天强国航天活动三大支柱空间应用航天事业科学大数据国家发展战略

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近日太阳风中磁场回弯结构的MHD模拟

地球物理学报 2024年第2期67卷 419-428页

作者：刘若炎刘勇周昱成黄朝晖中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

帕克太阳探针(Parker Solar Probe,PSP)在太阳附近发现大量磁力线回弯结构,通常还伴随有太阳风速度增加.这些磁力线回弯的产生机制到目前为止有多种解释,其中有代表性的一种是由慢太阳风中的喷流引起的.我们首先对PSP的就地观测数据进... 详细信息

帕克太阳探针(Parker Solar Probe,PSP)在太阳附近发现大量磁力线回弯结构,通常还伴随有太阳风速度增加.这些磁力线回弯的产生机制到目前为止有多种解释,其中有代表性的一种是由慢太阳风中的喷流引起的.我们首先对PSP的就地观测数据进行了统计分析并给出了发生率和空间尺度随径向距离的演化情况,然后使用简化的1.5维磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)模型对喷流在太阳风中的演化进行了模拟,其中太阳风被简化为位于黄道面的球对称流.模拟结果表明喷流的确可以导致太阳附近磁力线发生偏转,验证了喷流可以对磁场方向改变有贡献的图景.不过喷流形成的原因还需要进一步研究.

关键词：太阳风磁场回弯磁流体动力学

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月面原位水资源获取技术与发展趋势

空间科学学报 2024年第2期44卷 309-317页

作者：张鹏刘光辉刘欣张光郑海菠代巍王之牛冉薄正高铭中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094

随着深空探测活动的持续推进,月球探测已成为开展行星际探测的重要部分.月球原位资源利用是保障载人月球探测及月面长期驻留的关键技术途径,中国已将月面原位水获取方法列为月球探测的关键技术之一.月面原位水获取方法主要分为极区水冰... 详细信息

随着深空探测活动的持续推进,月球探测已成为开展行星际探测的重要部分.月球原位资源利用是保障载人月球探测及月面长期驻留的关键技术途径,中国已将月面原位水获取方法列为月球探测的关键技术之一.月面原位水获取方法主要分为极区水冰勘探开采和月壤氢还原制水两种技术途径.现有勘探到的水冰资源主要位于月球极区,分布不均匀,开采难度大.目前研究提出了多种不同类型的极区水冰勘探开采方法,但实际效果有待月面原位试验验证.月壤加氢还原制水技术方法工作条件不受区域限制,应用范围较广,但仍存在反应条件要求高、能耗大等技术限制,未来需在节能和有效矿物成分富集等方面有所突破.

关键词：月球探测原位水获取水冰提取月壤氢还原