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面向视频卫星的多目标跟踪技术

中国空间科学技术 2024年第1期44卷 144-153页

作者：陈海涛马骏李峰鹿明鲁啸天张南河南大学软件学院开封475100 中国空间技术研究院钱学森空间技术试验室北京100094 中国航天科技创新研究院先进智能算法中心北京100163

随着面阵探测器的广泛使用,面向视频卫星的多目标跟踪具有重要意义,但基于图结构的多目标跟踪方法,在图的构建中,大多数从相邻帧提取线索,而忽略了以往帧的线索。针对这个问题,提出了一个端到端的图网络框架,利用从多帧中提取的运动特... 详细信息

随着面阵探测器的广泛使用,面向视频卫星的多目标跟踪具有重要意义,但基于图结构的多目标跟踪方法,在图的构建中,大多数从相邻帧提取线索,而忽略了以往帧的线索。针对这个问题,提出了一个端到端的图网络框架,利用从多帧中提取的运动特征、外观特征、拓扑信息等多种线索,对图的节点、边和全局变量进行构建。实现这个统一框架的一个关键原则是为不同的线索和不同的来源(轨迹和检测目标)设计兼容的特征表示和图网络更新机制。该框架以前馈的方式运行,并以在线的方式进行训练。在公共数据集VISO、MOT16、MOT17基准上评测,取得了99.8%、48.8%、51.8%的多目标跟踪精度,优于其他相关多目标跟踪算法,并通过消融试验验证了各个线索对多目标跟踪性能提高的有效性,未来在智慧交通、智慧城市、军事战争等诸多领域具有广泛应用场景。

关键词：多目标跟踪视频卫星图结构时空信息运动特征外观特征

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基于新型高功率微波的雷达探测技术研究

微波学报 2024年第1期40卷 39-43页

作者：翟畅方进勇吴江牛黄惠军邱卓越中国空间技术研究院西安分院西安710100

本文研究提出一种新型高功率微波窄脉冲,能够具备雷达探测能力,适用于解决单脉冲探测雷达功率不足的问题。新型高功率微窄脉冲为ns级脉冲信号,具备中心载频信息并且具有超高重频、超高功率、超高带宽的特性。根据该脉冲特性,本文深入探... 详细信息

本文研究提出一种新型高功率微波窄脉冲,能够具备雷达探测能力,适用于解决单脉冲探测雷达功率不足的问题。新型高功率微窄脉冲为ns级脉冲信号,具备中心载频信息并且具有超高重频、超高功率、超高带宽的特性。根据该脉冲特性,本文深入探索提出一种基于新型高功率微波的雷达探测方法,该方法采用基于脉冲路径编码压缩的物理脉冲压缩方式获得一种新型高功率微波窄脉冲,通过单脉冲探测的方式实现对目标探测侦察。经数值仿真模拟与实际测量对比分析表明,对于探测雷达系统而言,基于脉冲路径编码压缩方法能够在现有功率源基础上提高20 dB以上的信号增益。通过多目标探测实验验证,新型高功率微波雷达系统能够有效探测目标,其系统距离测量精度误差小于5‰。实验证明:新型高功率微波窄脉冲具有雷达探测能力,能有效提高系统探测功率,提升系统探测距离。

关键词：新型高功率微波脉冲路径编码压缩单脉冲信号雷达探测

高导热沥青基碳纤维复合材料在航天器中的应用现状及展望

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材料导报 2024年第1期38卷 212-219页

作者：杨强刘洪新何端鹏陈海峰陈维强金晶潘福明北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国空间技术研究院北京100094

随着新一代航天器不断朝着超大型化、微小型化、高效能化方向发展,航天器对轻质高强高模高导热材料的需求日益迫切。相比传统的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,高导热沥青基碳纤维具有超高的热导率、更高的拉伸模量以及更低的热膨胀系数,是实现... 详细信息

随着新一代航天器不断朝着超大型化、微小型化、高效能化方向发展,航天器对轻质高强高模高导热材料的需求日益迫切。相比传统的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,高导热沥青基碳纤维具有超高的热导率、更高的拉伸模量以及更低的热膨胀系数,是实现承载/传热/热尺寸稳定性功能一体化的理想材料,在航天领域得到了重要应用并展现出巨大应用前景。本文介绍了高导热沥青基碳纤维及其复合材料的性能特点、发展现状以及在航天器中的应用现状,重点从航天器热管理结构、热防护结构、高尺寸稳定性结构、多功能结构、电子设备外壳等方面综述了其应用现状,最后对高导热沥青基碳纤维复合材料的发展及应用前景进行了展望。

关键词：高导热高模量沥青基碳纤维热管理高尺寸稳定性多功能结构

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一种双模波导滤波器及应用

微波学报 2024年第3期40卷 64-67,78页

作者：夏亚峰李世康王佳许飞中国空间技术研究院西安分院西安710100

基于波导谐振器模式分析理论,文中介绍了一种TM双模波导谐振器,并采用该谐振器仿真设计了微波滤波器。该滤波器具有体积小、Q值高、便于调试安装等特点。滤波器谐振器采用了TM_(120)及TM_(210)双模设计,谐振器尺寸可以灵活设计,适用于... 详细信息

基于波导谐振器模式分析理论,文中介绍了一种TM双模波导谐振器,并采用该谐振器仿真设计了微波滤波器。该滤波器具有体积小、Q值高、便于调试安装等特点。滤波器谐振器采用了TM_(120)及TM_(210)双模设计,谐振器尺寸可以灵活设计,适用于多种需求。文中采用电磁仿真软件进行了滤波器的设计及优化,并分析了多种物理结构,包括同轴结构输入输出滤波器、高阶滤波器及腔体谐振器平面排列结构的滤波器。生产加工了一台Ku频段的滤波器,测试性能优良,测试数据和仿真数据一致性好。

关键词：微波滤波器 TM模卫星通信

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基于FMI的卫星数字仿真平台设计及实现

空间控制技术与应用 2024年第1期50卷 91-99页

作者：陈欢欢桑毅张鹏吴洪成王吉旭中国空间技术研究院杭州中心杭州310024 北京控制工程研究所北京100094

针对卫星仿真技术的标准化和通用化发展需求,基于FMI(functional mock-up interface)的接口标准和模型复用技术,构建一个能够支持卫星数字仿真的工具体系架构,在此基础上,运用模块化思想设计了卫星数字仿真平台,并给出Simulink及C/C++... 详细信息

针对卫星仿真技术的标准化和通用化发展需求,基于FMI(functional mock-up interface)的接口标准和模型复用技术,构建一个能够支持卫星数字仿真的工具体系架构,在此基础上,运用模块化思想设计了卫星数字仿真平台,并给出Simulink及C/C++模型的FMI标准封装方法.利用卫星数字仿真平台,搭建了多星运行仿真场景,通过远程过程调用技术,将仿真过程数据推送到可视化平台中,完成对卫星运行场景的可视化展示.仿真案例说明,卫星仿真平台可以对模型运行状态及变化趋势进行监控,同时,场景可视化平台可以对卫星的运行轨道及姿态等数据实时动态显示.

关键词： FMI 模块化卫星数字仿真平台场景可视化

基于Kinova机械臂RGBD相机的目标抓取

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空间控制技术与应用 2024年第1期50卷 100-106页

作者：黄伟郭瑞科刘大勇康柯周忠达胡海东中国空间技术研究院杭州中心杭州310024 北京控制工程研究所北京100094

在轨服务与维护是未来航天技术的重要发展方向.在轨服务如燃料加注、剪切与操作电线、旋拧盖子和拆装阀门等任务,具有负载轻、近距离感知及精准定位和抓取等特点.针对这些应用场景,采用轻量化机械臂Kinova及自带彩色和深度(red,green,bl... 详细信息

在轨服务与维护是未来航天技术的重要发展方向.在轨服务如燃料加注、剪切与操作电线、旋拧盖子和拆装阀门等任务,具有负载轻、近距离感知及精准定位和抓取等特点.针对这些应用场景,采用轻量化机械臂Kinova及自带彩色和深度(red,green,blue and depth,RGBD)相机进行感知、定位和抓取,完成地面验证实验,为在轨服务提供理论支持.介绍了机械臂抓取系统的研究背景并描述开发平台及其特点,以及相机标定、彩色相机与深度相机配准原理.利用机器人操作系统(robot operating system,ROS)的坐标变换树得到彩色图像目标像素在世界坐标系的坐标位置.针对特定的抓取对象提出基于色调、饱和度和亮度(hue,saturation and value,HSV)颜色空间图像分割方法,进行目标检测、分割以及空间定位,实验环节机械臂根据视觉定位结果完成目标抓取过程,证明了颜色空间图像分割方法和深度图结合定位的有效性,为在轨服务提供了理论验证.

关键词：机器臂相机标定 RGBD相机 HSV

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低轨星座卫星快速开发与验证方案设计

航天器工程 2024年第2期33卷 16-20页

作者：刘敏范为裴胜伟李峰中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094

针对低轨星座卫星快速开发与验证需求,提出试验星+工程星+接口验证平台(VPI)并行研制验证方案。通过工程星研制,对卫星结构、总装设计及供电主通道、推进贮供主通道等设计进行验证,支撑试验星设计优化与结构投产;VPI对星上电子单机接口... 详细信息

针对低轨星座卫星快速开发与验证需求,提出试验星+工程星+接口验证平台(VPI)并行研制验证方案。通过工程星研制,对卫星结构、总装设计及供电主通道、推进贮供主通道等设计进行验证,支撑试验星设计优化与结构投产;VPI对星上电子单机接口、星上软件等进行迭代验证。通过试验星研制,对低轨星座卫星功能性能全面验证,确定星座卫星基线。该方案经多颗卫星实施验证,有效提高了低轨星座卫星验证效率。

关键词：低轨星座卫星工程星快速开发设计验证

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一种适应卫星姿态侧摆机动的混合轮系控制方法

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中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 111-119页

作者：雷拥军陆栋宁袁利陈超北京控制工程研究所北京100094 空间智能控制技术重点实验室北京100094 中国空间技术研究院北京100094

针对高稳定度轮控大型卫星因动量轮力矩小而难以满足侧摆成像任务需求问题,开展了混合轮系配置方案及控制方法研究。首先,提出常规轮系配置卫星滚动轴方向串联大力矩飞轮的混合配置方案,并设计飞轮开环前馈与常规动量轮闭环反馈相结合... 详细信息

针对高稳定度轮控大型卫星因动量轮力矩小而难以满足侧摆成像任务需求问题,开展了混合轮系配置方案及控制方法研究。首先,提出常规轮系配置卫星滚动轴方向串联大力矩飞轮的混合配置方案,并设计飞轮开环前馈与常规动量轮闭环反馈相结合的控制策略;其次,设计以容许角动量最大量为权重的飞轮组前馈力矩分配律和具有角动量反馈的飞轮力矩跟踪控制方法,实现飞轮力矩合理分配及其模型不确定性导致输出力矩偏差抑制;然后,设计估计器对星体内外扰动力矩进行估计与补偿,以确保卫星高稳定度性能实现;最后,给出在轨应用情况,验证所提出方案及方法的有效性。在轨应用表明,采用该控制方法,有效缩短了整星侧摆稳定时间达100 s以上,且非机动期间姿态稳定度优于3.75×10-5(°)/s。

关键词：姿态控制混合轮系配置前馈控制动量轮大力矩飞轮

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自注意力映射超时相遥感图像超分辨率重建

遥感学报 2024年第6期28卷 1551-1559页

作者：唐晓天杨雪李峰马骏梁亮中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094 河南大学软件学院开封475004 南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 清华大学电子工程系北京100084

针对视频卫星超时相数据高时间分辨率的特点,单帧超分辨率重建算法无法充分利用其时空信息,提出一种基于自注意力的超时相遥感图像超分辨率重建模型。对超时相序列帧先依据帧速率划分为多个时间组,利用3D卷积对空间及时间同时建模的特... 详细信息

针对视频卫星超时相数据高时间分辨率的特点,单帧超分辨率重建算法无法充分利用其时空信息,提出一种基于自注意力的超时相遥感图像超分辨率重建模型。对超时相序列帧先依据帧速率划分为多个时间组,利用3D卷积对空间及时间同时建模的特点提取不同时间组下的时空信息,之后通过改进的广泛自注意力残差块增加注意力计算范围并完成高动态映射,在完成超时相序列帧建模的同时提取其丰富的空间细节信息,最后将多个时间组的特征融合,通过亚像素卷积提升分辨率并完成重建。所提算法的优点在于,对超时相数据的多时间组处理充分利用了其丰富的时空信息,改进的自注意力块可在无配准情况下完成序列帧的建模并提高空间细节信息的提取能力。在高分四号数据上的实验表明,本文算法的主观视觉效果及客观评价指标均优于对比算法,在高分四号数据两倍上采样重建时,较双三次插值算法在PSNR值上提升了2.49 dB以上,且在4倍重建时依然有很强的重建性能,较双三次插值算法有巨大提升。实验结果表明,该方法拥有较好的超分辨率重建效果,有利于超时相数据在各领域的应用。

关键词：遥感超时相数据超分辨率重建深度学习多时间组融合特征广泛自注意力高分四号