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基于南极地影区观测的FY-3E微光通道交叉定标

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光学学报 2025年第04期 104-114页

作者：高宇胡秀清何玉青徐寒列北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室微光夜视技术重点实验室国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 许健民气象卫星创新中心中国气象局遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室

通过分析风云三号E星（FY-3E）和微光型中分辨率光谱成像仪（MERSI-LL）对地观测数据发现，在冬季南极区域存在杂散光影响较小的地影区（极夜，无太阳照射），使用地影区观测数据与其他微光遥感器进行交叉定标，可避免杂散光在定标过程... 详细信息

通过分析风云三号E星（FY-3E）和微光型中分辨率光谱成像仪（MERSI-LL）对地观测数据发现，在冬季南极区域存在杂散光影响较小的地影区（极夜，无太阳照射），使用地影区观测数据与其他微光遥感器进行交叉定标，可避免杂散光在定标过程中的干扰。基于南极地影区内的稳定冰雪目标Dome C为研究区域，采用美国国家海洋和大气管理局（NOAA-20）卫星可见光红外成像辐射计（VIIRS）的白天/夜间波段通道为参考基准，对FY-3E卫星微光通道进行交叉定标，筛选VIIRS和MERSI-LL交叉观测数据，同时极夜期间不同日期的月光照射条件差异提供了微光通道亮度的较宽动态范围，利用月球辐照度模型计算多天不同月相下的月球辐射，对VIIRS数据进行光谱和角度修正，反演MERSI-LL微光通道的参考辐亮度，与MERSI-LL微光通道DN(Digital number)值进行线性回归求出交叉定标系数，并与业务定标结果进行对比分析。结果表明，该交叉定标方法能较好地订正FY-3E卫星微光通道定标偏差，提升定标精度。

关键词：遥感风云三号E星微光通道交叉定标地影区多月相

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卫星通信与地面5G融合发展路线探讨

航天器工程 2021年第5期30卷 115-124页

作者：郑重缪中宇郑寒雨蒲明龙栾珊陈特丁睿张伟中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094

卫星通信与地面第5代移动通信(5G)融合能够充分结合地面移动网络高速大容量与卫星通信广域全覆盖的优势,为用户提供真正的全球无缝接入与高速传输。针对卫星通信场景的特性与地面5G技术深度融合的难点,提出了承载网融合-核心网融合-接... 详细信息

卫星通信与地面第5代移动通信(5G)融合能够充分结合地面移动网络高速大容量与卫星通信广域全覆盖的优势,为用户提供真正的全球无缝接入与高速传输。针对卫星通信场景的特性与地面5G技术深度融合的难点,提出了承载网融合-核心网融合-接入网融合的卫星通信与地面5G融合发展路线,分析了各阶段的融合网络架构,探讨了融合过程中面临的高速低时延承载网回传、移动性管理、统一空口接入等技术挑战,并相应提出了高通量卫星系统、核心网网元功能扩展、低峰均比多载波波形技术等突破途径。

关键词：卫星通信地面第5代移动通信承载网融合核心网融合接入网融合网络架构

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基于ROADM级联的概率成型光传输方法

应用光学 2022年第2期43卷 228-233页

作者：李丽楠曾骏杰蒲明龙解索非刘伟张磊任军强辛宁中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094

针对概率成型双偏振64-正交幅度调制相干光传输系统,实验研究了可重构光分插复用器(reconfigurable optical add-drop multiplexer,ROADM)级联引起的带宽变窄对系统比特级可实现信息速率(bit-wise achievable information rate,BW AIR)的影响。发射端采用基于麦克斯韦玻尔兹曼分布的3个概率成型分布信号。实验装置包括概率成型符号序列的产生、模拟ROADM级联引起整体频率响应带宽变窄的可变带宽光滤波器、简化检测和BW AIR计算。结果表明:对于不同的星座熵,带宽变窄的影响是相似的;对于给定光信噪比,产生最大BW AIR的星座熵取决于ROADM级联导致带宽变窄的程度。通过选择合适的概率成型星座分布,系统可获得最大化BW AIR。

关键词：相干光通信概率成型可重构光分插复用器级联比特级可实现信息速率物理损伤的系统层面影响

基于QoE感知的星地一体化网络公平资源分配策略

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数据采集与处理 2021年第2期36卷 222-231页

作者：曾骏杰李丽楠辛宁李久超张磊中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094

星地一体化网络是卫星网络和地面网络互联,实现卫星网络和地面网络优势互补的一体化网络。随着无线通信的快速发展,卫星网络和地面网络的同频复用技术可有效提升资源利用效率,满足日益增长的无线数据业务需求。但由于无线数据业务类型... 详细信息

星地一体化网络是卫星网络和地面网络互联,实现卫星网络和地面网络优势互补的一体化网络。随着无线通信的快速发展,卫星网络和地面网络的同频复用技术可有效提升资源利用效率,满足日益增长的无线数据业务需求。但由于无线数据业务类型的多样化和频谱资源的稀缺性,如何实现用户数据服务的服务体验质量(Quality of experience,QoE)和公平性提升也成为星地一体化网络亟待解决的关键问题。本文综合考虑信道时变性、服务体验多样性和服务公平性,提出了一种基于QoE感知的星地一体化网络资源分配策略。为此,将目标问题描述为基于时间平均的服务体验质量的网络公平效用最大化,并利用李雅普诺夫优化理论,将复杂的动态原始优化问题进一步转化并分解为3个瞬时优化子问题,每个子问题可以在每个时隙独立求解。同时,由于无线资源分配为典型的非凹混合组合优化问题,推导了一个低复杂度的两步算法来求解第三个资源分配子问题。仿真结果揭示了在不同的公平性参数下用户的长时QoE与公平性之间的折衷情况。

关键词：星地一体化网络服务体验质量公平性资源分配李雅普诺夫优化

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基于支持向量机的高能效频谱感知算法研究

数据采集与处理 2021年第2期36卷 232-239页

作者：李久超王薇刘枫张千李亚秋陈明章中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094

为保证卫星通信系统在频谱竞争和拥挤的复杂电磁环境下可靠通信,提高频谱检测性能,利用支持向量机算法将对未占用的频带的检测问题转化为一个二分类问题。通过能量向量减去中心向量和基向量构造用来表征信号的特征向量,对特征向量学习... 详细信息

为保证卫星通信系统在频谱竞争和拥挤的复杂电磁环境下可靠通信,提高频谱检测性能,利用支持向量机算法将对未占用的频带的检测问题转化为一个二分类问题。通过能量向量减去中心向量和基向量构造用来表征信号的特征向量,对特征向量学习得到用于判断频谱状态的支持向量机模型,采用模拟退火算法训练搜索最佳的高斯核参数。仿真结果表明,所提出的算法与单阈值和双阈值频谱感知算法相比具有更优的检测准确性和鲁棒性,同时高检测率有助于提高系统的吞吐量和能效,为后续认知卫星通信系统的建设提供了支撑。

关键词：频谱感知支持向量机模拟退火算法能量检测卫星通信

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高通量卫星资源管控系统现状与趋势研究

航天器工程 2024年第1期33卷 99-106页

作者：秦鹏飞衣龙腾周业军张程董赞扬戚凯强曾令超中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094

随着灵活载荷技术的发展,高通量卫星从大容量向兼顾灵活性发展,资源管控系统作为高通量卫星在轨应用的关键部分,对提升系统资源利用率和降低单位带宽使用成本至关重要。文章总结了国外高通量卫星资源管控系统及资源管控算法的最新研究进... 详细信息

随着灵活载荷技术的发展,高通量卫星从大容量向兼顾灵活性发展,资源管控系统作为高通量卫星在轨应用的关键部分,对提升系统资源利用率和降低单位带宽使用成本至关重要。文章总结了国外高通量卫星资源管控系统及资源管控算法的最新研究进展,包括泰雷兹公司、GMV公司、欧洲卫星(SES)公司、卫讯(Viasat)公司等提出的高通量卫星资源管控系统。结合高通量卫星资源在轨灵活管控需求,提出后续高通量卫星资源管控系统的发展趋势,例如,基于人工智能的资源管控系统成为后续发展的重要方向,同时,随着星上处理能力与存储能力的提升,星载资源管控系统架构也成为有潜力的发展方向而受到运营商的关注。

关键词：高通量卫星资源管控系统灵活载荷

低轨卫星协作边缘计算任务迁移和资源分配算法

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电子学报 2022年第3期50卷 567-573页

作者：宋政育郝媛媛孙昕北京交通大学电子信息工程学院北京100044 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094

研究了基于星间链路的低轨卫星协作边缘计算任务迁移和资源分配问题,为偏远地区用户提供边缘计算服务.采用部分任务迁移机制,以地面用户加权总能耗最小化为目标建立优化问题,提出了一种低轨卫星协作边缘计算的任务迁移和资源分配算法,... 详细信息

研究了基于星间链路的低轨卫星协作边缘计算任务迁移和资源分配问题,为偏远地区用户提供边缘计算服务.采用部分任务迁移机制,以地面用户加权总能耗最小化为目标建立优化问题,提出了一种低轨卫星协作边缘计算的任务迁移和资源分配算法,基于优化问题的非凸性,将其分解为任务迁移子问题和资源分配子问题,分别采用标准凸优化方法和拉格朗日对偶分解方法进行求解.仿真结果表明,该算法的收敛速度快;与本地计算和任务数据全部上传算法相比,本文所提出的算法可至少降低约74%的用户总能耗;与非协作卫星边缘计算相比,基于星间链路的低轨卫星协作边缘计算可至少降低约22%的用户总能耗,且星间链路的信道容量越大,用户总能耗越低.

关键词：卫星通信协作边缘计算星间链路任务迁移资源分配加权总能耗

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卫星星座分布概率解析算法及精度分析

中国空间科学技术 2023年第5期43卷 56-64页

作者：刘慧梁孙茜楚尧彭菲江帆吕红剑蔡亚星王平中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094 启元实验室北京100095

随着全球低轨星座规模不断增大,传统基于轨道外推的时域统计方法难以满足星座空间分布概率快速分析需求。针对高效率高精度星座分布概率解析问题,首次提出并详细推导了具有普适性的卫星星座概率分布解析表达式,引入了地面站可视空域小... 详细信息

随着全球低轨星座规模不断增大,传统基于轨道外推的时域统计方法难以满足星座空间分布概率快速分析需求。针对高效率高精度星座分布概率解析问题,首次提出并详细推导了具有普适性的卫星星座概率分布解析表达式,引入了地面站可视空域小区内卫星期望值变量,系统验证了解析算法对于不同构型大型星座的适用性。通过与基于轨道外推的时域统计法结果对比,当可视空域小区半径等于10°时,最大误差为3.1%;当小区半径减小至2°时,分析误差小于0.1%。此外分析了地面站部署在不同纬度时对混合构型星座场景的计算精度,为全球范围内精确解析星座分布概率提供了理论基础及高效计算方法。

关键词：卫星通信星座系统混合构型空间位置概率解析法

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非静止轨道星座系统级干扰评估研究

中国空间科学技术 2023年第5期43卷 46-55页

作者：彭菲刘慧梁孙茜楚尧鲍晓月江帆张馨予中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094 启元实验室北京100095

非静止轨道(non-geostationary orbit,NGSO)星座系统间频率干扰分析通常采用链路级指标判断有害干扰,但难以评价多链路星座系统整体受干扰程度。针对此问题,设计了系统级容量损失指标评估星座系统间同频干扰程度,并对混合构型NGSO星座... 详细信息

非静止轨道(non-geostationary orbit,NGSO)星座系统间频率干扰分析通常采用链路级指标判断有害干扰,但难以评价多链路星座系统整体受干扰程度。针对此问题,设计了系统级容量损失指标评估星座系统间同频干扰程度,并对混合构型NGSO星座系统间容量损失概率分布进行了建模仿真。在典型星座共存场景下,若大规模星座主动采取空间隔离干扰规避措施,最大系统容量损失将从35%降低为0;若小规模星座主动采取相同规避措施,最大系统容量损失将从78%恶化为100%。结果表明,随着星座规模增大,主动规避措施可有效缓解频率干扰带来的容量损失,反之当星座规模减小,主动规避措施会增加链路中断风险,造成系统容量恶化。最后,针对性提出了适用于不同规模星座的干扰规避策略建议。

关键词：非静止轨道星座系统级干扰评价指标同频干扰星座共存通信容量

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