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分布式星敏感器下空间目标同步关联方法

仪器仪表学报 2019年第7期40卷 106-113页

作者：黄秋实张雅声冯飞航天工程大学

将分布式星敏感器作为空间目标的监视平台,需要将多星敏感器拍摄星图中的空间目标即时关联。星图中的空间目标为没有纹理、颜色等特征的弱小目标,无法利用经典目标关联算法解决。以对极几何约束为关联依据,提出一种分布式星敏感器下空... 详细信息

将分布式星敏感器作为空间目标的监视平台,需要将多星敏感器拍摄星图中的空间目标即时关联。星图中的空间目标为没有纹理、颜色等特征的弱小目标,无法利用经典目标关联算法解决。以对极几何约束为关联依据,提出一种分布式星敏感器下空间目标同步关联方法。对极几何约束能够描述多视图的内在射影关系,广泛应用于图像匹配和拼接问题,将其应用于目标关联领域。基于实测数据,进行300组星图的关联实验,统计出空间目标关联概率达90%,验证了算法的可行性,给出了关联门限的合理参考值并分析了造成关联错误的多种原因,基于蒙特卡洛法估算误判最大概率。实验证明本文方法在星敏感器工作中的抖动、测量偏差及少量干扰点的影响下有较理想的关联效果。

关键词：目标关联星敏感器弱小目标对极几何

单喷嘴火箭发动机高频燃烧不稳定的RANS和SBES数值模拟

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推进技术 2023年

作者：任永杰丰松江聂万胜仝毅恒林伟郭康康航天工程大学太空安全中心航天工程大学宇航科学与技术系

为了研究不同湍流模型对高频燃烧不稳定的捕捉能力，采用非稳态雷诺时均（Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stockes， URANS）和应力混合涡模拟（Stress-Blended Eddy Simulation， SBES），开展了单喷嘴模型火箭发动机数值仿真。化... 详细信息

为了研究不同湍流模型对高频燃烧不稳定的捕捉能力，采用非稳态雷诺时均（Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stockes， URANS）和应力混合涡模拟（Stress-Blended Eddy Simulation， SBES），开展了单喷嘴模型火箭发动机数值仿真。化学反应与湍流的相互作用采用基于详细化学反应机理（GRI Mech 3.0）的小火焰生成流模型（Flamelet-Generated Manifolds， FGM）。对比试验数据，验证了模型的准确性；全面对比了URANS和SBES仿真结果；分析了燃烧室的压力波模态特性和流场动态特性。发现两者都能捕捉到高频燃烧不稳定，但URANS对动态特性的捕捉明显不足，压力振荡峰峰值与试验值相比误差高达57.6%。而SBES对包含涡脱落、湍流混合、压力波的传播等动态特性能够实现较好的捕捉，压力振荡峰峰值与试验值误差仅为7.6%。URANS结果表现出高度的对称性，而SBES结果则更加合理。燃烧室和氧管的压力振荡相互耦合，引起推进剂质量流量脉动和燃烧室突扩面周期性涡脱落。涡脱落及其与燃烧室壁面的相互作用增强了脉动释热，是维持燃烧不稳定的关键。

关键词：火箭推进燃烧不稳定数值模拟混合涡模拟(SBES) 小火焰生成流模型(FGM)

量子涡旋陀螺若干关键参数的仿真计算(特邀)

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红外与激光工程 2022年第4期51卷 9-18页

作者：任元吴昊王琛刘政良刘通熊振宇航天工程大学基础部北京101400 航天工程大学宇航科学与技术系北京101400 航天工程大学量子探测与感知实验室北京101400 航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101400

半导体微腔中由光驱动的激子极化激元体系是近年来热门的物理学、光学领域研究方向,而半导体微腔中由光驱动的玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein Condensates,BEC)的量子叠加态涡旋在量子传感领域具有颠覆性的潜在应用价值。通过Runge-... 详细信息

半导体微腔中由光驱动的激子极化激元体系是近年来热门的物理学、光学领域研究方向,而半导体微腔中由光驱动的玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein Condensates,BEC)的量子叠加态涡旋在量子传感领域具有颠覆性的潜在应用价值。通过Runge-Kutta差分和FDTD有限元方法构建了一个精确的数学模型来表征量子涡旋陀螺激子极化激元体系的时空演化规律。在此基础上,研究了泵浦光、信号光和与半导体微腔材料相关的一些关键参数对量子涡旋陀螺激子极化激元凝聚体演化特性的影响。其中泵浦光和信号光考虑了环形光斑的几何尺寸以及它们的光强,而微腔材料对激子极化激元体系的影响通过数学上的变换,折算为有效质量对BEC体系的影响。通过大量参数扫描,得到了影响量子涡旋陀螺性能的一些关键因素,包括泵浦光的几何参数和强度、泵浦光和信号光的相关影响以及半导体微腔的材料特性。通过表征不同微腔材料的有效质量与性能之间的关系,计算了材料性能与量子涡旋陀螺仪叠加态演化之间的关系,发现有效质量的合理值范围很窄。这些工作为量子涡旋陀螺的工程样机研发提供了重要参考。

关键词：量子涡旋陀螺仪激子极化激元轨道角动量叠加态涡旋时空演化特性

基于特征融合与抗遮挡的卫星视频目标跟踪方法

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北京航空航天大学学报 2022年第12期48卷 2537-2547页

作者：刘耀胜廖育荣林存宝李兆铭杨新岩航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

卫星视频中的目标易受到遮挡和复杂环境干扰等影响,造成对目标的运动状态估计不够准确,导致目标跟踪失败。基于此,在核相关滤波(KCF)算法的基础上设计2种算法提高目标跟踪的成功率,实现鲁棒性的目标跟踪。通过提取目标的方向梯度直方图(... 详细信息

卫星视频中的目标易受到遮挡和复杂环境干扰等影响,造成对目标的运动状态估计不够准确,导致目标跟踪失败。基于此,在核相关滤波(KCF)算法的基础上设计2种算法提高目标跟踪的成功率,实现鲁棒性的目标跟踪。通过提取目标的方向梯度直方图(HOG)特征、灰度特征和高斯曲率特征表述目标的外观模型;联合响应图的峰值和平均峰值相关能量(APCE)对目标的响应图进行自适应加权融合,并将融合后的响应图峰值作为置信度对目标的模型进行自适应更新;通过使用卡尔曼滤波的方法对遮挡的目标进行位置预测,当目标遮挡结束时,对目标进行重新跟踪,解决卫星视频中目标被遮挡的问题。大量实验结果表明:所改进的相关滤波算法对卫星视频中的目标跟踪,尤其是在复杂环境、目标被遮挡及场景光照发生变化的情况下,具有良好的效果,并且在目标跟踪的精度和成功率等方面都有很大的提高,为进一步对卫星视频中的目标跟踪奠定了基础。

关键词：卫星视频相关滤波自适应特征融合和模型更新卡尔曼滤波目标跟踪

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具有逆向边增长结构LT码的设计与分析

电子学报 2022年第5期50卷 1201-1210页

作者：宋鑫程乃平廖育荣倪淑燕雷拓峰航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

为了解决传统卢比变换(Luby Transform,LT)码在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道中存在高误码平台的问题,提出了一种具有逆向边增长(Reverse Edge Growth,REG)结构的LT码.REG-LT码会标记度数值相对较小的信息节... 详细信息

为了解决传统卢比变换(Luby Transform,LT)码在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道中存在高误码平台的问题,提出了一种具有逆向边增长(Reverse Edge Growth,REG)结构的LT码.REG-LT码会标记度数值相对较小的信息节点,并使其逆向精准地选取足够数量的校验节点,从而获得不低于期望目标的度数值.首先,设计了REG-LT码的编码算法,分析了校验节点和信息节点的选取原则.其次,推导了REG-LT码的信息节点度分布和校验节点度分布的数学表达式,分析了REG-LT码的收敛性.最后,引入增益损失比(Gain Loss Ratio,GLR)以衡量参数T;对收敛性的影响,将最大化GLR作为求解最优T;值的设计原则.仿真结果表明,与传统LT码相比,本文的REG-LT码可将误码平台降低3至5个数量级,且至少可获得2 dB的编码增益;此外,REG-LT码也能够实现优于现有LT码的误比特率(Bit Error Rate,BER)性能.

关键词：喷泉码 LT码高斯信道误比特率度分布编码算法外信息传递图

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瑞利衰落信道下SCMA码本设计

通信学报 2022年第4期43卷 107-113页

作者：雷拓峰倪淑燕程乃平宋鑫航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

为了设计近似最优的稀疏码本,以多用户叠加星座点的误符号率性能为评价指标,分别针对上行、下行传输信道,设计了适用于瑞利衰落信道的近似最优稀疏码本。基于叠加星座点与误符号率的数学模型,提出了一种近似最优稀疏码本的设计方案,码... 详细信息

为了设计近似最优的稀疏码本,以多用户叠加星座点的误符号率性能为评价指标,分别针对上行、下行传输信道,设计了适用于瑞利衰落信道的近似最优稀疏码本。基于叠加星座点与误符号率的数学模型,提出了一种近似最优稀疏码本的设计方案,码本的设计步骤包括因子图矩阵的设计、码字对的匹配以及最优旋转角度的确定。仿真结果表明,所提码本设计方案能够达到近似最优的误符号率性能。

关键词：稀疏码分多址近似最优码本瑞利衰落信道误符号率

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基于TLE数据的大气密度反演与校正

中国空间科学技术 2024年第1期44卷 54-64页

作者：张衷韬张亚坤王斌航天工程大学研究生院北京101400 航天工程大学电子与光学工程系北京101400

用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大... 详细信息

用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大气密度,通过比较反演值、模型值和实测值的关系分析误差产生原因,使用对数正态分布拟合密度比值。通过分析太阳辐射、地磁指数对大气密度变化的影响,提出一种基于空间环境指数的热层大气密度模型校正与预报方式。使用该方法对2003、2004、2007、2008年的MSIS86模型计算密度进行修正,将模型平均相对误差从33.33%~59.62%降低到11.55%~15.13%,太阳活动低年改进量是高年的1.5~2倍。对2009年经验模型结果进行预报校正,将预报误差降低36.49%,提高了模型精度。

关键词：热层密度反演 MSIS-86大气模型大气模型校正两行轨道根数空间环境指数

基于非正交多址接入的星空地多用户认知网络性能研究

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电子与信息学报 2023年

作者：刘瑞郭克锋朱诗兵李长青李可盈航天工程大学航天信息学院

卫星通信(SatCom)因其强大的生存能力和无缝覆盖的独特优势，能够弥补地面通信网络受地形限制、覆盖范围小等短板，在当前和未来的无线通信系统中的具有重要的地位。此外，空中辅助通信由于其在星地网中的灵活性和可扩展性，具有很高的... 详细信息

卫星通信(SatCom)因其强大的生存能力和无缝覆盖的独特优势，能够弥补地面通信网络受地形限制、覆盖范围小等短板，在当前和未来的无线通信系统中的具有重要的地位。此外，空中辅助通信由于其在星地网中的灵活性和可扩展性，具有很高的研究价值。为克服星空地网络(ISATN)中频谱短缺问题，认知无线电和非正交多址接入(NOMA)被用于提高频谱利用率和传输性能。因此，该文研究了基于NOMA的星空地认知网络(CISATN)的性能，考虑多用户场景，分别得到了主网络和次级网络的中断概率(OP)的准确表达式和高信噪比下的渐进表达式，并给出了这两个网络的分集增益。最后，通过蒙特卡洛仿真验证了理论推导的正确性，并分析了关键变量对系统指标的影响。

关键词：星空地网络认知无线电非正交多址接入中断性能

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基于剖分网格的电磁环境可视化

兵器装备工程学报 2023年第3期44卷 295-302页

作者：胡豪杰方胜良航天工程大学北京101400

针对电磁场三维重建效率不高、可视化效果不佳的问题,本文中从数据组织方式、可视化绘制算法、可视化内容3个方面进行了研究。建立了基于剖分网格的电磁场数据组织模型,提高了对电磁场数据的组织管理能力。在可视化绘制方法上,采用不同... 详细信息

针对电磁场三维重建效率不高、可视化效果不佳的问题,本文中从数据组织方式、可视化绘制算法、可视化内容3个方面进行了研究。建立了基于剖分网格的电磁场数据组织模型,提高了对电磁场数据的组织管理能力。在可视化绘制方法上,采用不同粒度网格组织的数据相互转换查找等值面的方式,有效避免了面绘制的经典算法Marching Cubes算法在查找等值面过程中的大量无效数据立方体遍历问题,与Marching Cubes算法相比提升了绘制效率30%以上。为增强数据可视化表达的细节特征,通过对经纬高3个维度的剖分实现了对电磁环境内部细节特征的可视化表达,并辅以交互操作实现对空间范围内不同高度和经纬度电磁场强分布的可视化表达。

关键词：剖分网格电磁环境可视化面绘制 Marching Cubes算法