面向卫星在轨处理的强化学习任务调度算法

1

作者 孟麟芝 孙小涓 +3 位作者 胡玉新 高斌 孙国庆 牟文浩 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第6期1917-1929,共13页

随着卫星对地观测进入多卫星、高分辨率、实时响应、全球观测的时代,卫星在轨数据处理已成为提高遥感数据处理实时性的主流手段之一。在卫星资源受限、数传链路信道资源受限、随遇观测任务具有不可预测性的场景下,进行数据处理任务实时... 随着卫星对地观测进入多卫星、高分辨率、实时响应、全球观测的时代,卫星在轨数据处理已成为提高遥感数据处理实时性的主流手段之一。在卫星资源受限、数传链路信道资源受限、随遇观测任务具有不可预测性的场景下,进行数据处理任务实时调度具有较大挑战。首先,构建以最大化系统平均数据处理吞吐率为目标的优化问题模型。然后,提出一种在线的结合深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)的任务调度算法,采用DRL算法能够实时计算任务调度策略,选取拉格朗日对偶优化算法能够准确计算最优资源分配量。最后,通过仿真实验对算法有效性和数据处理吞吐率进行评价,结果表明算法能够收敛并接近最优解,相比于已有算法将数据处理吞吐率提高了约8%,且在卫星数据到达速率及卫星计算节点数量增大时具有一定扩展性。所提算法能够在最大化系统平均数据处理吞吐率的同时,保障高动态环境下任务队列长度及平均能耗稳定收敛。 展开更多

关键词 卫星在轨处理 任务调度 资源分配 深度强化学习 李雅普诺夫优化

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静止轨道卫星在轨温度参数变化规律研究 被引量：4

2

作者 郭永富 《航天器工程》 2011年第1期76-81,共6页

分析了静止轨道在轨三轴稳定卫星各面上温度参数的变化规律,并通过理论计算得到卫星各面上光强的变化曲线,研究了温度参数变化与对应面上光强的关系,建立了温度参数与光线的线性模型,结果表明模型与实际数据能较好地吻合,对温度参数的... 分析了静止轨道在轨三轴稳定卫星各面上温度参数的变化规律,并通过理论计算得到卫星各面上光强的变化曲线,研究了温度参数变化与对应面上光强的关系,建立了温度参数与光线的线性模型,结果表明模型与实际数据能较好地吻合,对温度参数的预测以及故障的判断具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 静止轨道 在轨卫星 温度参数 光强 故障诊断

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卫星在轨故障案例与人工智能故障诊断 被引量：23

3

作者 王亚坤 杨凯飞 +4 位作者 张婕 郭莉芳 韩笑冬 邢川 王睿 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第1期16-29,共14页

减少卫星在轨故障,使卫星按设计寿命要求在轨执行飞行任务是卫星设计的一个重要课题。为了分析在轨卫星故障的原因,探索最新的卫星故障诊断方法,首先收集了2003~2021年卫星典型在轨故障案例,然后对卫星故障从不同的维度进行统计分析和... 减少卫星在轨故障,使卫星按设计寿命要求在轨执行飞行任务是卫星设计的一个重要课题。为了分析在轨卫星故障的原因,探索最新的卫星故障诊断方法,首先收集了2003~2021年卫星典型在轨故障案例,然后对卫星故障从不同的维度进行统计分析和相关性分析,包括卫星平台与卫星故障的相关性、卫星在轨时长与卫星故障的相关性等,最后介绍了基于人工智能的故障诊断研究,包括国内外应用的基于人工智能的卫星故障诊断系统和故障诊断方法,以及针对时间序列数据的人工智能故障诊断方法。本研究可以为今后卫星系统设计、避免故障发生提供指导。 展开更多

关键词 在轨卫星 故障案例 故障统计分析 人工智能 时间序列数据

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应用ARX-SVR模型的在轨卫星异常检测方法

4

作者 张明江 刘鹏 +4 位作者 王志会 张香燕 陈振巍 黄瑞 苏卫卫 《航天器工程》 北大核心 2025年第3期18-25,共8页

遥测数据是判断卫星在轨运行状态的关键特征,其异常检测成为保障卫星在轨安全可靠运行的重要手段。针对卫星遥测数据的时序性特点,设计一种应用有源自回归-支持向量回归(ARX-SVR)模型的在轨卫星异常检测方法。首先,处理在轨遥测数据中... 遥测数据是判断卫星在轨运行状态的关键特征,其异常检测成为保障卫星在轨安全可靠运行的重要手段。针对卫星遥测数据的时序性特点,设计一种应用有源自回归-支持向量回归(ARX-SVR)模型的在轨卫星异常检测方法。首先,处理在轨遥测数据中的离群点,选取相关遥测参数,降低波动性,消除趋势性和周期性;然后,采用相关系数和贝叶斯信息准则(BIC)确定自回归阶数,在利用ARX模型进行初步线性预测的基础上,通过SVR模型对非线性成分进行修正,当真实遥测数据与预测数据偏差大于一定阈值时即识别为异常。以5个公开的遥测数据集为例,验证了文章所提方法的有效性,可为最终实现卫星系统的智能运行维护提供参考。 展开更多

关键词 在轨卫星 遥测数据 异常检测 有源自回归 支持向量回归

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一种面向在轨服务卫星地面应用系统的软件开发方法 被引量：1

5

作者 梁昊 林精敦 周晓 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第15期6551-6557,共7页

为解决现有在轨服务卫星地面应用系统瀑布式软件开发模型灵活性差,难以适应用户需求变化等不足,通过利用敏捷开发模型的思路,设计了一种迭代式在轨服务卫星地面应用系统软件开发方法,将用户纳入到软件开发过程中,在各个研制阶段持续与... 为解决现有在轨服务卫星地面应用系统瀑布式软件开发模型灵活性差,难以适应用户需求变化等不足,通过利用敏捷开发模型的思路,设计了一种迭代式在轨服务卫星地面应用系统软件开发方法,将用户纳入到软件开发过程中,在各个研制阶段持续与用户进行需求迭代,完成业务软件的功能升级。结果表明:该方法可提升业务软件功能与用户需求的匹配程度,并为后续在轨服务卫星地面应用系统的建设提供参考。 展开更多

关键词 在轨服务卫星 地面应用系统 瀑布模型 敏捷开发

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在轨卫星综合数据库系统的设计与实现 被引量：4

6

作者 朱剑冰 秦巍 +2 位作者 程博文 莫中秋 常克武 《航天器工程》 2014年第1期81-85,共5页

针对卫星在轨相关数据(卫星在轨综合数据)种类繁多,数据量大,查询时效性要求高等特点,对管理卫星在轨综合数据的关键技术进行了研究,提出将卫星在轨综合数据分类处理的方法,即利用遥测数据变化缓慢的特点采取变化存储的方法,压缩遥测数... 针对卫星在轨相关数据(卫星在轨综合数据)种类繁多,数据量大,查询时效性要求高等特点,对管理卫星在轨综合数据的关键技术进行了研究,提出将卫星在轨综合数据分类处理的方法,即利用遥测数据变化缓慢的特点采取变化存储的方法,压缩遥测数据的存储量,同时图形查询遥测数据时使用特征值提取算法快速完整地绘制遥测曲线;对于计算结果与在轨运行信息,采用数据类型描述的方式实现多类型数据的统一管理,较好地解决了计算结果与在轨运行信息数据管理复杂,数据类型扩展困难等问题。在此基础上,设计并实现了一套卫星在轨综合数据库系统。 展开更多

关键词 卫星在轨综合数据 遥测 特征值 变化存储

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基于MME/EKF算法的卫星质心在轨标定 被引量：13

7

作者 王本利 廖鹤 韩毅 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2150-2156,共7页

提出了一种基于MME/EKF的卫星质心在轨标定算法。首先以磁力矩器为执行元件给卫星施加一个明显大于干扰力矩的周期性力矩,将静电加速度计的量测信息分解为线性和周期性加速度,并将星敏感器标定后的陀螺仪数据代入MME算法中估计出卫星的... 提出了一种基于MME/EKF的卫星质心在轨标定算法。首先以磁力矩器为执行元件给卫星施加一个明显大于干扰力矩的周期性力矩,将静电加速度计的量测信息分解为线性和周期性加速度,并将星敏感器标定后的陀螺仪数据代入MME算法中估计出卫星的角加速度,然后利用EKF算法求解卫星质心的位置。最后进行了数学仿真验证,仿真结果表明该算法不需要卫星的控制输入以及动力学特性信息,便能实现卫星质心较为精确的标定。 展开更多

关键词 MME/EKF 卫星质心在轨标定 磁力矩器 静电加速度计 星敏感器 陀螺仪

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基于BRDF的在轨卫星反射特性 被引量：9

8

作者 王付刚 张伟 汪洪源 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期6-12,共7页

基于卫星的背景特性、材料特性、轨道特性及太阳帆板与卫星本体的相对运动特性,研究了在轨卫星的可见光反射特性。实验测量了三种卫星表面常用材料典型角度的双向反射分布函数,并构建了三种材料改进的SunBRDF模型。提出了一种单自由度... 基于卫星的背景特性、材料特性、轨道特性及太阳帆板与卫星本体的相对运动特性,研究了在轨卫星的可见光反射特性。实验测量了三种卫星表面常用材料典型角度的双向反射分布函数,并构建了三种材料改进的SunBRDF模型。提出了一种单自由度运动的太阳帆板入射光线矢量计算方法。根据卫星的几何尺寸和表面材料特性,仿真获得了在轨卫星不同观测时刻的反射特性,包覆黄色热控材料和银色热控材料的本体及太阳帆板的反射强度峰值分别为6.91×104W/sr、6.42×104W/sr和9707W/sr。本体和帆板产生的三个峰值信号位于不同的空间位置。仿真结果表明,在轨运行的卫星反射特性受卫星表面材料、几何结构、姿态、轨道参数等因素的影响,且帆板反射特性在卫星整体反射特性计算中不可忽略。 展开更多

关键词 反射特性 双向反射分布函数 在轨卫星 太阳帆板

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一种在轨卫星质量特性计算方法 被引量：9

9

作者 张洪波 武向军 +2 位作者 刘天雄 丛飞 周耀华 《航天器工程》 2013年第6期30-36,共7页

提出一种基于交互式迭代和批量最小二乘法的在轨质量特性计算方法,仅使用陀螺作为敏感器,动力学模型适用于零动量和偏置动量两种控制模式,考虑了卫星与飞轮动量交换以及参数之间耦合关系,且能够适用于在轨不进行连续大角度姿态机动的卫... 提出一种基于交互式迭代和批量最小二乘法的在轨质量特性计算方法,仅使用陀螺作为敏感器,动力学模型适用于零动量和偏置动量两种控制模式,考虑了卫星与飞轮动量交换以及参数之间耦合关系,且能够适用于在轨不进行连续大角度姿态机动的卫星。计算结果表明,此方法具有快速、稳定的收敛特性和较高的计算精度。 展开更多

关键词 在轨卫星 质量特性 交互迭代 批量最小二乘法

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在轨卫星与地面时钟精确同步方法研究 被引量：8

10

作者 杨天社 李怀祖 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期103-105,共3页

卫星的正常运行和应用依赖于在轨卫星星上时间与地面时钟的精确同步 ,星地时间的精确同步是通过地面测控系统对星上时间进行校正实现的。精确确定星地时差是确保时间校正正确性和准确性的关键。分析了卫星星上时间码产生的原理和结构 ,... 卫星的正常运行和应用依赖于在轨卫星星上时间与地面时钟的精确同步 ,星地时间的精确同步是通过地面测控系统对星上时间进行校正实现的。精确确定星地时差是确保时间校正正确性和准确性的关键。分析了卫星星上时间码产生的原理和结构 ,提出了精确计算星地时差的模型。 展开更多

关键词 在轨卫星 地面时钟 同步方法

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中继卫星支持海量航天器在轨测控技术 被引量：17

11

作者 单长胜 李于衡 孙海忠 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期89-96,共8页

目前中低轨的卫星在轨测控主要基于地面测控设备,当管理的在轨卫星数量持续增加时,需要不断地建设新的测控站或增加测控设备,同时由于地球遮挡限制,一个地面测控站的测控范围只占一颗卫星运行弧段的很小部分,集中在国内建设的地面测控... 目前中低轨的卫星在轨测控主要基于地面测控设备,当管理的在轨卫星数量持续增加时,需要不断地建设新的测控站或增加测控设备,同时由于地球遮挡限制,一个地面测控站的测控范围只占一颗卫星运行弧段的很小部分,集中在国内建设的地面测控站无法解决轨道全弧段覆盖难题。地球静止中继卫星系统的高覆盖特性和多址服务能力为近地卫星在轨测控提供了空间和频域的多重复用能力,文章从中继链路性能、多目标服务项目、多目标服务能力、覆盖特性等方面进行了详细分析,结果表明在现有的管理模式下,3颗具有多址能力的中继卫星就能管理中国目前在轨的和今后一段时间发射的所有近地卫星,这将显著降低在轨卫星对地面测控设备的需求。同时,中继多址测控服务模式可以克服现有在轨卫星管理时间域集中和应急能力差的缺陷,为卫星用户提供更多的服务手段,满足不同在轨卫星管理和使用要求,大幅提升在轨卫星的安全性和使用效率。 展开更多

关键词 中继卫星 SMA多址技术 近地卫星 卫星在轨测控 前向链路 返向链路

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在轨卫星液体推进剂测量技术评述 被引量：13

12

作者 达道安 张天平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期89-94,共6页

回顾了在轨卫星液体推进剂测量技术发展概况。介绍了各种已开发的具体测量方法，并在相互比较的基础上作出了评述。最后对我国开展该项工作提出建议。

关键词 液体推进剂 贮箱 可靠性 在轨人造卫星

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在轨服务卫星GNC系统地面测试与在轨支持设计 被引量：1

13

作者 饶卫东 刘蕊 肖帅 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2017年第2期67-72,共6页

针对在轨服务卫星GNC系统的任务特性,设计了一套地面测试系统,经过相应模块扩展即可用于在轨服务技术支持.该系统已应用于某型号GNC系统的地面测试和在轨运行,稳定性和可靠性良好.地面测试系统由动力学仿真器、星上产品模拟器、ATS测试... 针对在轨服务卫星GNC系统的任务特性,设计了一套地面测试系统,经过相应模块扩展即可用于在轨服务技术支持.该系统已应用于某型号GNC系统的地面测试和在轨运行,稳定性和可靠性良好.地面测试系统由动力学仿真器、星上产品模拟器、ATS测试系统、三维显示系统组成,该系统充分验证了星上软件算法逻辑和硬件电气接口.增加三维避障、图像显示分析等模块后,测试系统实时性更强,可视化程度更高,能适应卫星在轨服务等复杂工况. 展开更多

关键词 在轨服务卫星 GNC测试系统 在轨支持 三维避障

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在轨卫星液体推进剂的4种放射性测量技术 被引量：3

14

作者 达道安 张天平 《控制工程（北京）》 1996年第5期27-31,共5页

本文给出了4种可用于在轨卫星液体推进剂测量的放射性技术及原理,并简要讨论了有关问题。

关键词 液体推进剂 测量 放射性技术 在轨卫星 卫星

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基于数据挖掘的在轨卫星故障预测分析 被引量：2

15

作者 钱昭勇 曹裕华 +1 位作者 史增凯 张雷 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2022年第11期164-169,共6页

对于在轨卫星的在役考核,其质量稳定性是一项非常关键的指标。一个重要的途径就是通过对在轨卫星的工作状态及健康状况保持持续监控和记录,充分利用历史各种类型的遥测告警数据,进行相关性检验,判断哪些类型的告警与对应卫星分系统的真... 对于在轨卫星的在役考核,其质量稳定性是一项非常关键的指标。一个重要的途径就是通过对在轨卫星的工作状态及健康状况保持持续监控和记录,充分利用历史各种类型的遥测告警数据,进行相关性检验,判断哪些类型的告警与对应卫星分系统的真正故障紧密相关。构建时间序列ARMA模型预测相关类型的告警情况,采用支持向量机(SVM)和随机森林(RF)等预测模型进行分类判断,进而预测在轨卫星是否发生某具体类型的故障,为检验考核卫星系统或部件质量稳定性提供参考方式。 展开更多

关键词 数据挖掘 在轨卫星 在役考核 时间序列 故障预测

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一种在轨卫星光学遥感舰船检测算法 被引量：2

16

作者 瞿涛 韩传钊 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2021年第2期31-39,共9页

为了解决资源有限的在轨处理环境对光学遥感舰船检测网络速度和精度的影响,提出了应用倒置残差结构的舰船检测算法。采用端到端网络作为基础模型,裁剪网络的层数和3/4通道数,构建2层卷积倒置残差模块,使用可分离卷积和1×1卷积对普... 为了解决资源有限的在轨处理环境对光学遥感舰船检测网络速度和精度的影响,提出了应用倒置残差结构的舰船检测算法。采用端到端网络作为基础模型,裁剪网络的层数和3/4通道数,构建2层卷积倒置残差模块,使用可分离卷积和1×1卷积对普通卷积层进行替换,只保留1个检测分支,使用金字塔检测方式实现多尺度目标检测网络。基于高分一号卫星数据集的试验结果表明:相较于当前的主流网络,算法模型在平均精度(AP)相差不大的情况下检测速度有很大提升。和YOLOv3相比,检测速度提升了72%,参数量减少了99.5%;和YOLOv2相比,检测速度和AP分别提升了58%和0.9。文章提出的算法可为计算资源极其有限的卫星在轨舰船检测实现提供有效的理论技术支撑。 展开更多

关键词 在轨卫星 光学遥感 舰船检测 倒置残差结构 网络压缩 金字塔检测

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GPS在轨卫星原子钟性能评估 被引量：6

17

作者 雷雨 赵丹宁 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期806-811,共6页

卫星钟在轨性能评估对于卫星钟差预报与系统完好性监测具有重要作用。利用国际GNSS服务组织发布的事后GPS精密卫星钟差数据,基于频率准确度、漂移率、万秒稳定度及天稳定度对GPS Block IIR、IIR-M、IIF与IIIA 4类卫星的星载钟性能进行... 卫星钟在轨性能评估对于卫星钟差预报与系统完好性监测具有重要作用。利用国际GNSS服务组织发布的事后GPS精密卫星钟差数据,基于频率准确度、漂移率、万秒稳定度及天稳定度对GPS Block IIR、IIR-M、IIF与IIIA 4类卫星的星载钟性能进行评估。结果表明:1)GPS卫星钟的频率准确度与天漂移率分别在10^(-13)~10^(-12)量级与10^(-15)~10^(-14)量级;2)星载铷钟的万秒稳定度与天稳定度分别可达10^(-14)与10^(-15)量级,比星载铯钟的同类指标高近一个数量级;3)新型Block IIIA卫星的星载钟的天稳定度比另外3种类型卫星的星载钟的天稳定度更高,达到(3~5)×10^(-15)的水平;4)无论对于不同系列卫星还是同一系列卫星,各星载钟之间均存在一定的性能差异,这种差异与卫星钟在轨运行时间长短无显著关系。 展开更多

关键词 计量学 在轨卫星钟 频率准确度 频率漂移率 频率稳定度 全球定位系统

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在轨组装卫星自适应姿态控制 被引量：3

18

作者 钱晓莱 王瀚霆 +2 位作者 王小琰 郭禹辰 赵亚涛 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第6期47-57,共11页

结合在轨组装卫星姿态敏感器冗余配置和质量参数未知的特点,为了抑制敏感器测量误差和参数不确定性干扰对组装卫星的姿态影响,首先建立陀螺/GPS/星敏多传感器联邦滤波算法,利用残差卡方检验方法实现敏感器故障的检测、隔离和重构,提高... 结合在轨组装卫星姿态敏感器冗余配置和质量参数未知的特点,为了抑制敏感器测量误差和参数不确定性干扰对组装卫星的姿态影响,首先建立陀螺/GPS/星敏多传感器联邦滤波算法,利用残差卡方检验方法实现敏感器故障的检测、隔离和重构,提高姿态确定精度和结果可靠性.在此基础上,通过参数辨识算法估计组装卫星质量参数,提出自适应固定时间滑模控制算法,提高滑模控制在未知干扰下的控制精度,降低参数选取范围改善系统颤振.最后通过数值仿真验证了本文算法的有效性,组装卫星姿态精度小于0.0002°,姿态稳定度小于0.0003(°)/s,表明所提算法实现了组装卫星的高精高稳姿态控制. 展开更多

关键词 自适应固定时间滑模控制 联邦滤波 在轨组装卫星

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世界上已有3颗在轨高分辨率商业卫星的主要技术参数

19

《国土资源遥感》 CSCD 2003年第4期29-29,共1页

关键词 高分辨率 在轨卫星 技术参数 遥感器 商业卫星

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西班牙研究利用计算机视觉技术俘获在轨卫星

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作者 陈文英 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2010年第11期96-96,共1页

关键词 计算机视觉技术 在轨卫星 西班牙 俘获 机器人系统 利用 武器对抗 太空飞行器

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