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卫星技术范文精选

卫星技术

卫星技术范文第1篇

近年来,随着我国经济的发展,对各类矿产的需求也越来越大。为了满足急速发展的矿产能源需求,我国地矿行业工作范围也遍及世界各地。地质探矿工作与以前有很大不同,领域和空间都有了极大拓展。在地矿行业业务拓展中,也对卫星综合应用技术提出较多的应用需求,主要有以下几点。

(1)地质勘查找矿

最近几年随着卫星遥感技术在地质勘探的应用的不断深入,二者结合的越来越密切,遥感技术给地质勘探找矿带来了许多的便捷之处。遥感技术辅助地质找矿的主要方法就是矿化信息提取。遥感矿化信息是指各类遥感数据源中反映地质构造、含矿地质体和岩石蚀变(与金属矿化有关的)等地质现象的遥感信息。根据多光谱数据的波段特征和探测能力,可提取出与金属(或共伴生)矿化有关的铁化蚀变(铁染异常)、富羟基矿物的泥化蚀变(羟基异常)和碳酸盐蚀变等遥感信息异常。依据遥感信息异常,结合其它地质信息,可以快速圈定、筛(优)选找矿靶区,进而确定找矿方向和找矿目标。卫星遥感技术的运用能够为地质勘查找矿节省人力、物力、财力,提高工作效率,节约成本。室内、野外的多源信息融合,形成了优势互补,能够从更高层次指导地质找矿,有效提高找矿效率。

(2)偏远工作区域通信、导航

地质勘查工作点多线长、高度流动,作业地点大多分散,多在人烟稀少、交通不便、气象条件复杂、地理环境恶劣的艰险地区,通常没有基础通信网的建设,无法满足工作区域内的基本通信保障。由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、不受地理条件限制以及成本与通信距离无关等优点,特别适用于保障偏远地区地质勘查工作的基础通信。利用通信卫星构建的卫星通信链路能够满足地勘工作中的紧急通信,进行语音、图像以及数据等的传送,可以满足管理人员或专家在任何可以上网的地方进行地质工作部署、专家汇诊、指导野外工作和生产调度指挥,能够有效的提高地勘工作的效率和主流程的信息化程度。

(3)紧急救援

随着地质勘查工作内容的增加和工作范围的扩大,参与地质勘查的单位、人员、车辆越来越多,地质工作者失踪的情况时有发生,这些都为野外车辆人员安全生产工作提出了新的要求。2012年2月19日,陕西省3名地质队员在可可西里地区赤布张错湖作业时失踪,经20天搜救仍未找到。2012年11月16日上午,北京市地质研究所执行国家公益性地质调查项目的3名地质工作人员外出作业时与总部失去联系,最终3人全部遇难。“北斗”导航定位系统是中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度定位、导航、授时服务,并兼具短报文通信能力。目前,北斗系统已经能提供覆盖亚太区域的导航定位服务,到2020年,其服务范围将覆盖全球。北斗卫星导航系统精准的定位精度和授时精度不仅能够为地质工作者提供高精度的导航定位服务,其特有的短报文通信功能无需再建通信链路,在常规通信技术无法触及的地区,保障了通信的畅通,为一线地质工作者提供了人身安全的有效保障。

二、系统组成

地矿行业卫星综合应用系统由卫星综合应用服务中心、卫星专业应用服务平台和卫星综合应用终端平台组成。地矿行业卫星综合应用系统体系示意图如图1所示。地矿行业卫星综合应用系统组成框图如图2所示。

(1)卫星综合应用服务中心

卫星综合应用服务中心又由遥感信息集成与服务平台、遥感信息通用处理平台、通信管理服务平台和卫星导航服务平台组成。遥感信息集成与服务平台作为卫星综合应用服务中心的重要组成部分之一,为其提供各类遥感卫星数据资源的下载、存储、管理、分发、共享和服务。遥感信息通用处理平台面向地矿行业典型应用需求,主要针对国产卫星和国外高分辨率遥感数据,实现遥感数据通用处理,生成标准遥感数据产品,可以满足常规数据产品生产和应急快速产品生成需要,为专业应用平台提供基本的数据处理服务支持。通信管理服务平台管理地矿终端用户的登录信息,判别用户身份和用户需求,并把用户需求向遥感应用服务平台和导航应用服务平台进行转发。通信管理服务平台根据系统可用信道资源进行数据分发。卫星通信传输组网系统是由相关卫星资源、卫星通信中心站以及各型卫星综合应用终端组成,建立指挥中心与工作现场的卫星通信传输链路。卫星导航服务平台是卫星综合应用系统的重要组成部分,是实现野外作业人员位置定位、信息传输的有力补充。

(2)卫星专业应用服务平台

卫星专业应用服务平台由遥感野外探矿专业应用服务系统组成,完成对通用遥感信息的深层次、专业处理,以适合于用户的专业应用需要。遥感野外探矿专业应用服务系统主要完成岩石矿物波谱库的建立,对高光谱的波谱、遥感图像、野外实测光谱数据进行处理和分析,矿物信息的识别提取等工作,为最终实现找矿提供依据。

(3)卫星综合应用终端平台

卫星综合应用终端平台由固定式卫星综合应用终端、便携式卫星综合应用终端、车载式卫星综合应用终端和手持式综合应用终端组成。卫星综合应用终端满足地矿行业用户、现场应急指挥、专家、现场人员对遥感信息的应用需求,并通过与卫星通信终端、卫星导航模块的一体化、小型化设计,满足在不同应用场合下的使用需求,使得上述用户能够在各种场合能够得到及时的遥感、指挥等信息支持。地矿行业卫星综合应用系统应用示意图如图3所示。

三、主要功能

(1)遥感信息集成

实现遥感数据接收、遥感数据质量检测、数据存储管理功能,为地矿用户提供数据归档、备份、数据迁移等服务,实现遥感数据分发业务处理功能,

(2)卫星综合应用服务

系统实现遥感信息的综合处理能力,能够对接入的多类标准遥感数据进行通用处理和专业处理,生成满足地矿各类用户需求的专业遥感应用专题产品。系统同时利用卫星通信组网系统进行遥感数据产品分发,提高地矿用户的遥感数据应用效率。卫星导航服务平台综合利用北斗系统、GIS系统为地矿用户提供导航服务功能,对人员、车辆进行实时跟踪、调度管理、信息管理、决策指挥。

(3)卫星通信传输组网

地矿行业卫星综合应用系统,采用星形网和拓扑网结合的混合网络模式,可实现中心与卫星综合应用以非对称前向和回传链路速率的双向通信,实现卫星通信传输组网。

(4)终端卫星综合应用

卫星综合应用终端通过从综合应用服务平台系统获取遥感信息支持,实现遥感信息应用、通信组网、导航定位、监控等功能。

四、应用优势

地矿行业卫星综合应用系统主要具有以下应用优势:

(1)进一步提高野外一线安全生产保障

便携终端和车载终端不仅具有定位和导航功能,而且可以根据设定,定时向监控中心发送位置信息,并在服务器端记录备案。一方面可以用作野外质量监控,检查野外人员是否按照既定路线(点位)开展工作,另一方面,监控中心在对野外人员、车辆实施跟踪定位的同时,可以结合终端机短报文功能,开展应急策划、实施救援工作,时刻保证野外一线工作安全。

(2)推进地质工作主流程信息化

通过应用卫星的数据传输功能,很好地解决了终端的数据回传难题,实现了地质工作主流程信息化各个环节的有机联动,使地质工作主流程信息化系统更加完善。

(3)加快作业流程,提高工作效率

完善的信息化系统装备,是提高地质工作效率强有力工具。借助于卫星综合应用终端,在提高工作效率的同时,可以解放出很多人手去开展其余的工作。此外,通过专家远程会商,还可以实现对野外现场的实时指导。

(4)实现多源信息融合,从更高层次指导地质找矿

具备了室内、野外联系的通道,室内研究和野外调查就可以实现实时交流、同步进行。室内研究成果(遥感异常、化探异常、物探异常等专题)、指导意见就可以实时传输到野外,野外观察到的现象也可以及时回传到室内。室内、野外的多源信息融合,形成了优势互补,从更高层次指导地质找矿,提高找矿效率。

(5)提高遥感地质动态监测的频度和精度

基于卫星通信技术,遥感产品的定制、获取、传输等过程将更加容易、快捷。以往周期较长的调查工作无法适应当前环境的急剧变化,现代遥感技术特别是对地观测体系,无论是数据更新频度,还是影像精度,都为实现动态监测目标提供了强劲的技术支撑。

五、结束语

卫星技术范文第2篇

关键词:卫星遥感;河湖监管;应用与展望

一、前言

江河湖泊具有重要的资源功能和生态功能,是洪水的通道、水资源的载体、生态环境的重要组成部分。当前我国河湖存在着水域面积萎缩、管理范围侵占、生态用水不足、水体污染严重等突出问题,人民群众对水资源、水生态、水环境的需求与水利行业监管能力不足成为了我国目前治水的主要矛盾。根据新时代水利改革发展的总基调要求,河湖监管工作已是“水利行业强监管”的重中之重[1]。但是,由于江河湖泊众多,并受限于监管手段有限等因素,河湖水资源管理、河湖资源保护、水污染防治、水环境治理、水生态修复、长效管护、监管执法等方面的工作相对滞后。相比传统监管手段存在不高效、不全面、不及时、不精确等问题,卫星遥感技术具有宏观、快速、动态、经济等优势,可实现对大范围的河湖状态全天候全天时的动态监测。近年来,卫星遥感技术快速发展,为开展河湖管理动态监控、加强河湖管理提供了有效途径。

二、卫星遥感技术的发展及水利应用现状

卫星遥感技术是以人造地球卫星作为遥感平台,对地球和低层大气进行光学和电子观测的技术,具有观测范围广、获取信息量大、动态更新快等特点,很早就引起各国重视。美国早在1961年就发射了第一颗气象卫星,其后1972年、1978年又先后发射了第一颗陆地卫星和第一颗海洋卫星,当前民用遥感卫星中空间分辨率最高的也是美国的世界观测卫星(WorldView),其影像空间分辨率达到0.31m。欧盟、俄罗斯、日本、加拿大等国家和组织相继发射了一系列遥感卫星,如欧洲航天局哨兵(Sentinel)系列卫星、俄罗斯资源(Resurs)系列卫星、日本的先进陆地观测卫星(ALOS)、加拿大的雷达卫星(Radarsat)等。我国遥感卫星的发展晚于欧美先进国家,1988年发射第一颗气象卫星风云一号(FY-1),1999年发射第一颗数字传输型资源卫星中巴地球资源卫星01星(CBERS-01),其后遥感卫星发展进入快车道,先后成功发射了气象、资源、海洋、环境减灾、测绘等系列遥感卫星[2]。特别是2010年以来,通过高分辨率对地观测系统重大专项,我国先后发射高分一号到高分七号7颗卫星,同时民用商业遥感卫星如高景一号、北京二号、吉林一号、珠海一号等也纷纷升空,具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率的对地观测体系初步形成,可在2~3天内实现对全国任意地区有效观测,对地观测能力大大增强。丰富的国产遥感卫星资源极大地推动了遥感应用的深度和广度,也为水利遥感业务化应用创造了良好条件。尤其是高分辨率对地观测系统重大专项的实施,有力支撑了防汛抗旱、水资源管理、水土保持等业务,促进了自主卫星遥感数据在水利领域的大规模应用。在防洪方面,基于多源卫星遥感数据,开展了2013年黑龙江大洪水,2016年长江中下游洪涝灾害,2018年金沙江、雅鲁藏布江堰塞湖及2020年江西、安徽特大洪涝灾害等卫星遥感监测,实现了对灾情的快速、及时、动态的监测;在抗旱方面,开发了水利部旱情遥感监测系统,实现了全国旱情的定期遥感监测;在水资源方面,基于卫星遥感开展了示范区重要水源地水体范围监测、重要水源地蓄水量估算、水功能区水质参数监测以及灌溉面积监测等工作;在水土保持方面,遥感技术也成为土壤侵蚀监测评价、生产建设项目监管、水土保持效益评价三大业务的支撑技术。

三、卫星遥感技术

在河湖监管中的应用我国地理气候条件特殊,水系复杂,随着经济社会快速发展,河湖管理保护新老问题交织,生态环境问题十分突出。2016年以来,中共中央办公厅、国务院办公厅先后印发了《关于全面推行河长制的意见》《关于在湖泊实施湖长制的指导意见》,在全国江河湖泊全面推行河长制、湖长制,建立地方党政领导牵头的河湖管理保护责任体系和相应的制度体系,有力推进河湖治理保护各项工作,调动地方政府履行河湖管理、保护主体责任,促进河湖库管理有人、管得住、管得好,解决中国复杂水问题。快速发展的遥感技术具有快速、客观、经济的优势,能够为河湖监测提供重要支撑。

1.江河湖泊水体遥感监测

地表水体监测对于防汛抗旱以及水资源、生态和环境的保护都起着极其重要的作用。卫星遥感可以快速获得广大地区全面、客观、准确的河流、水库、湖泊等地表水体信息,可以克服传统手段高投入、长周期、低效率的缺点。对于光学卫星遥感影像,天然水体的反射率在可见光范围内总体上比较低,且随着波长增大逐渐降低,在蓝绿光波段水体反射率约4%~5%,在近红外波段最低,几乎完全吸收。因此水体在遥感影像上呈暗色调,水陆界线相对比较清楚。基于这一水体光谱特点,可采用归一化水体指数(NDWI)来提取水体信息。对于雷达卫星影像,水体后向散射强度弱,水体灰度值小。平坦水面在雷达影像上通常表现为黑色,与其他地物有着较为明显的区别。基于这一水体影像特征,一般采用阈值法即可快速提取水体。阈值的确定主要有经验法、双峰法以及最大类间方差法等,其中最大类间方差法具有精度高、不用人工干预等特点,使用最广[3]。随着卫星遥感技术快速发展,可用于水体提取的遥感影像数据源越来越多,大范围快速水体提取技术日益成熟。采用遥感技术监测江河湖泊面积的变化,一方面可以从自然的角度来探求江河湖泊面积的年内和年际变化的规律和趋势,分析人类活动对于地表自然水体的影响,以及更好地通过流域管理来保护河流湖泊。利用卫星遥感监测可对河流、湖泊、水库进行监测和识别,对保护生态健康具有重要意义。

2.河湖岸线和河口遥感监测

河湖岸线和河口是河湖监管重要内容,卫星遥感技术是河湖岸线及河口变化监测与调查评价的重要支撑技术[4]。河道水沙变化会引起河道冲淤和地貌变化,河道采砂也会导致河势发生变化,在国际界河上河道中泓线的变化还会引起国土面积的变化。因此河湖岸线及河势变化遥感监测一直是水利遥感研究的问题之一。图2为黑龙江的局部河道及江心洲岸线遥感监测专题图,从中可以看出,河道岸线及江心洲变化非常明显。另外,河口作为陆地和海洋的交汇处,在径流、潮流、风浪流等水动力因素的相互作用下,一方面使泥沙输移、扩散和沉积,另一方面还对局部河床产生冲刷作用,从而使河床地形以及平面边界发生变化。黄河、长江及珠江等河口变化均较大。北方黄河因多沙,河口以淤积为主,河口三角洲也是我国新增湿地最多的区域。南方珠江有八个入海水道,八大口门近几十年来变化也非常大。河口地区遥感动态监测可为河口治理提供重要依据。

3.江河湖泊水污染遥感监测

水污染监测与治理是河湖管理中的重要方面,加强水污染监测对维系河湖健康、推进绿色可持续发展、保障区域水安全具有重要意义。近年来,随着我国加大河湖治理力度,总体上河湖水质明显改善,但是局部地区、局部水域的水环境污染情况仍比较严重。卫星遥感技术可以反演水体中叶绿素a、悬浮物浓度、浊度等水质指标,在大范围水污染事件监测方面有突出优势,近年来广泛应用于对水华、黑臭水体等水色特征明显的污染事件监测。蓝藻作为水华的一种,在我国南方内陆湖泊时有爆发,是水体富营养化后表现出地藻类超常生长的一种水生态失衡的现象。正常水体在红光-近红外-短波红外波段是强吸收,而蓝藻水华在近红外的反射率要远大于红光和短波红外波段,使水体光谱表现出与植被光谱相似的特征。可采用归一化植被指数(NDVI)或者浮游藻类指数(FAI)来提取蓝藻。基于遥感技术的水华监测已经成为部分湖库水源地水华、蓝藻监测的主要手段,很好地支撑了水华、蓝藻治理工作。图3为巢湖蓝藻卫星遥感监测专题图。另外,黑臭水体是城市河道、湖泊的一种主要水色污染现象,是城市河湖水污染整治的重点。目前,由于黑臭水体常发生在城市小河道、湖泊、坑塘中,需要高分辨率影像观测,黑臭水体遥感监测尚未形成成熟的业务监测能力,监测手段仍以地面人工调查为主。随着高分辨率对地观测数据源的丰富,卫星遥感在城市黑臭水体监测中越来越能够发挥重要的作用。

4.江河湖泊疑似违法遥感监测

遥感技术很早就应用于土地执法监察、城市规划执法监察中。近年来,随着各类水事活动更加频繁,水事违法案件日渐增多,传统的水政监察执法手段的不足和弊端日益凸显,遥感技术在水政监察中得到广泛应用[5-6]。非法侵占水域滩地、非法采砂、非法堆放固体废弃物、非法排污以及河道内建设非法建筑物等违法行为,严重影响河湖生态健康。基于多源动态遥感数据,利用河湖及周边地区变化检测技术,实现对江河湖泊疑似违法的快速监测,为水政执法提供支撑。中国水利水电科学研究院与湖北省合作开展的湖北省湖泊遥感监测工作,利用遥感影像和影像识别技术,实现对湖北省湖泊动态监测,分别采用优于6m分辨率的全色(光)影像图和优于2.5m分辨率全色(光)影像图对湖北省755个湖泊和22个重点湖泊的岸线、保护区、控制区及湖体内物体进行监测和分析,对识别的异常情况进行分析、判断、存储,并将告警提示同步显示在平台和手持终端设备上,同时实现对执法过程的远程记录和监督。该项目将卫星遥感技术应用到湖泊执法监测中,在全国水利系统开创先例。水利部自2018年7月开始,在全国范围内部署对乱占、乱采、乱堆、乱建等河湖突出问题开展专项清理整治行动,要求对第一次全国水利普查流域面积1000km2以上河流、水面面积1km2以上湖泊的“四乱”问题进行全面摸查和清理整治。水利部信息中心联合黄委、长委、珠江委相关单位采用高分辨率遥感技术开展河湖“清四乱”遥感监管,取得良好效果。目前“清四乱”专项行动已转化为常态工作。

四、发展趋势与未来展望

(1)河湖遥感监测内容进一步丰富和完善

长期以来,一些地方围垦湖泊、侵占水域、超标排污、违法养殖、非法采砂,造成河湖面积萎缩、水域空间减少、水质恶化、生物栖息地破坏等问题突出,河湖功能严重退化。卫星遥感不仅能为河流湖泊动态变化监测提供支撑,还能为洪涝灾害、水文水质等方面提供重要支撑。未来将进一步推进卫星遥感在河湖岸线、水资源、水质、水生态等方面的工作,挖掘卫星遥感的应用潜力,提高河流湖泊监测和服务生态环境的能力。

(2)多星组网与空天地一体化提升河流湖泊遥感监测能力

遥感数据是遥感信息服务的根本,及时全面的卫星遥感数据是遥感业务化应用的基础。由于卫星自身的物理性能限制,高空间分辨率和时间分辨率是一对矛盾体,往往不可兼得。目前,高分辨率光学卫星在南方多云多雨地区实现高频次有效覆盖上尚存在一定的困难,大范围高频次卫星遥感影像的获取是目前遥感业务化应用的瓶颈问题。随着遥感技术的进步和发展,遥感对地观测网络正在形成高、中、低轨道相结合,大、中、小卫星协同,可以获取高、中、低分辨率互补的遥感数据源。为应对未来大范围河湖监测需求,需要发展不同时相、不同空间分辨率、不同光谱、不同传感器类型联合协同观测,提升卫星遥感数据的保障能力。

(3)遥感大数据与人工智能技术将提升河湖

遥感监测精度与效率目前,卫星遥感技术正朝着高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率方向发展,遥感影像数据量越来越大,如何快速、高效提取河湖监管信息成为难题。以遥感大数据为支撑的信息挖掘技术以及以深度学习为代表的人工智能,将成为河湖遥感监管的支撑技术,替代传统的目视解译与影像分类技术。

(4)遥感技术为河湖长制提供技术支撑

河湖长制是中央贯彻落实绿色发展理念的一项重要举措,全面推行河湖长制、加强河湖管理,事关生态安全,事关人民福祉。截至2018年年底,全国已全面建立了河长制湖长制,设立了各级河湖长及河长办,建立了河湖监管的相关制度,探索形成了明察暗访相结合的监管方式,为推进水利行业强监管搭建了重要基础平台。目前,河湖长制工作进入从“有名”向“有实”转变的重要阶段,客观、经济、高效的监管手段至关重要。毫无疑问,遥感技术,包括卫星和无人机遥感,将为河湖长制提供强有力的技术支撑。

参考文献

[1]王冠军,刘小勇.推进河湖强监管的认识与思考[J].中国水利,2019(10):5-7+10.

[2]孙伟伟,杨刚,陈超,等.中国地球观测遥感卫星发展现状及文献分析[J].遥感学报,2020,24(5):479-510.

[3]李景刚,黄诗峰,李纪人.ENVISAT卫星先进合成孔径雷达数据水体提取研究——改进的最大类间方差阈值法[J].自然灾害学报,2010,19(3):139-145.

[4]李纪人,黄诗峰,等.3S技术水利应用指南[M],中国水利水电出版社,2003.

[5]申邵洪,魏显栋,潘泊,等.空间信息技术支撑下的水政监察系统研究[J].长江科学院院报,2015,32(7):133-136.

卫星技术范文第3篇

关键词:卫星导航;抗干扰;多域融合;导航智能体;发展趋势

0引言

全球导航卫星系统具有范围广、全天候、全天时的精确授时、精密测量和精准导航能力,并可通过空间卫星及定位终端的多普勒变化,为各种动态导航定位终端提供速度及其速度变化率等动态参数,满足空中、地面、水面运动目标的航迹规划、航向纠偏、姿态校准等技术需求,因此,卫星导航定位系统已渗透到智慧交通和运输、自动化工农业、物联网和通信电力网、银行和金融交易网等多个民用基础设施,并已形成庞大的卫星导航产业链;同时GNSS接收终端已大量安装在各种武器、载体平台、通信系统、指挥控制系统等军用设备,成为获取战争胜利的倍增器,并将作为未来全维作战优势、全球精确打击和机动能力、精确信息获取和快捷的战场支援的基础设施[1]。目前在轨运行的卫星导航系统主要有“四大两小”卫星导航系统,即美国的“全球定位系统”(GPS)、俄罗斯的“格洛纳斯”(GLONASS)卫星导航系统、中国的“北斗”(BDS)卫星导航系统、欧洲的“伽利略”(Galileo)卫星导航系统等四个全球导航卫星系统,以及印度的区域导航卫星系统(IRNSS)和日本的“准天顶”(QZSS)卫星导航系统等两个区域卫星导航系统。随着卫星导航系统的地位越来越重要,对卫星导航进行对抗引起了多国的广泛关注,干扰样式、平台、策略、效能等诸方面都被深入分析[1-3],美国提出了导航战和授时战[4],同时多国都研制了多款导航干扰机,因此提高卫星导航抗干扰技术,增强其抗有意和无意干扰的能力,成为导航接收终端设计、研制的重点和难点。

1卫星导航抗干扰方式

目前,卫星导航抗干扰技术主要体现在导航接收终端,通过自适应处理、采用新的调制方式、多模复合、组合导航等抗干扰手段,提升其对抗复杂电磁环境和人为有意干扰的能力。

1.1自适应信号处理技术[5]

典型的导航自适应信号处理技术为自适应调零天线,其本质上是一种空域滤波器,是阵列天线技术与自适应信号处理技术相结合产生的一种抗干扰技术,基本原理是:根据外界信号的来波方向与功率大小,通过自适应信号处理技术自动调整阵列天线方向图的零点深度与零点方向,达到抑制干扰的目的,如图1所示。由于导航信号淹没在噪声以下,噪声基底可作为自适应调零天线功率最小化的阈值,而不影响导航信号的接收品质,所以自适应调零天线与导航接收机的“绝配”,极大提升其抗干扰能力。自适应调零天线将来自不同阵元的信号进行加权处理,从而在天线阵的方向图中产生对着干扰源方向的零点,以减低干扰机的效能。可抵消的干扰源数量等于天线阵元数n减1。另外,为进一步提高空域调零天线的性能,达到提高综合抗干扰能力的目的,采用“空时自适应抗干扰阵列天线”、“空域多波束抗干扰天线”,达到既增强了有用信号又抑制了干扰信号的双重目的。对于空时自适应处理阵列理论,设该阵列单元总数为N,每个阵元设定的时域滤波器的阶数为M,则该阵列天线自由度为(N-1)M,即能对抗的干扰源的最大数量为(N-1)M。自适应调零天线技术已广泛应用于作战飞机、精确制导弹药、C4ISR等武器平台,可使导航定位终端抗干扰能力大幅提高。美军典型的自适应调零天线产品应用包括JDAM精确制导弹药采用4阵元自适应调零天线、“战斧”巡航导弹采用5阵元自适应调零天线、F⁃16战斗机采用7阵元自适应调零天线、F⁃22战斗机采用更为先进的7阵元空时自适应处理天线等。根据相关资料分析,可知自适应调零天线可使导航定位终端的抗干扰能力提升30~50dB。

1.2调制新体制

GNSS普遍采用直接序列扩频(DS)技术,由数据信号叠加高频伪随机码(PRN)扩展信号调制载波,扩频信号占据着比传输的数据率更宽的带宽,这种带宽的冗余可以抑制干扰信号的副作用,并减少传输信号的功率峰值,使其有效地隐藏于噪声背景下,增加了信号的隐蔽性和抗截获性。新一代导航信号大量采用BOC(BinaryOffsetCarrier)、CBOC(CompositeBina⁃ryOffsetCarrier)和TMBOC(Time⁃MultiplexedBinaryOffsetCarrier)等调制方式,一方面可增加信号测量精度和抗多径的能力,另一方面可实现军民信号频谱分离,具备在特殊状态下,干扰民用信号、对军用接收终端的影响较少的能力。同时,BOC具备上下2个边带,可以调制不同的信息,增加了导航信息传递的可靠性。另外,采用导频信号,不调制导航电文,可以进行长时间积分,有利于捕获相关峰。图2给出了PLL抖动误差与输入C/N0的关系,通过仿真发现采用导频信号的长时间积分,减少PLL热噪声抖动,可以降低跟踪门限的C/N0值,达到抗干扰的目的。

1.3多模复合技术

随着“四大两小”卫星导航系统的发展和完善,现有卫星导航定位终端逐渐由传统的GPS系统接收定位向多系统联合的多模复合接收定位发展,可用频点由GPS系统的L1/L2向GLONASS的G1/G2、GALI⁃LEO的E1/E5/E6等扩展,信号带宽由GPS系统扩展至整个卫星导航信号频段(1160~1615MHz)和S频段,如表1所示。相对单模接收终端,多模复合导航接收终端的可用卫星数量显著增多,其定位精度、完好性和连续性等指标均得到改善;当一个导航系统遭到破坏时,可以采用其它导航系统,同时,各种导航系统采用不同的技术体制,如GPS、Galileo和BDS采用CDMA,而GLONASS采用TDMA,并且信号带宽、频点不尽相同,提高了导航终端对卫星的可信利用和抗干扰能力。

1.4多组合抗干扰技术

卫星导航可与惯性导航(INS)、雷达高度表、地形匹配、光电制导等组合,形成复合制导方式,可大大提升导航定位终端的抗干扰性能。目前,组合比较普遍的是GNSS/INS。绝大多数的远程精确打击武器及攻击弹药、作战武器平台都采用了GNSS/INS组合导航定位技术,利用GNSS定位信息对INS进行辅助,降低INS误差随时间的积累,大大提高了导航精度。同时,INS也可对GNSS导航定位终端进行辅助,解决了GNSS导航定位终端的高动态应用问题,并提高了其抗干扰能力。组合导航设备利用卫星导航长期高精度的优势和惯导短时高精度抗干扰的优势,构成互补。技术体制上,组合导航分为松组合、紧组合与超紧组合。松组合利用GPS与惯导各自输出的定位解算结果进行融合定位;紧组合融合GPS与惯导的伪距与伪距率进行综合定位;超紧组合使用融合后的定位结果对GPS的信号捕获与跟踪进行辅助,提高导航设备的动态性能。

1.5反欺骗干扰技术[6]

通过基于载噪比C/N0的检测技术来实施。大部分GPS接收终端将载噪比C/N0作为衡量所接收到的信号质量的一个参数。因为接收到的信号噪声功率基本恒定,而信号功率通常也是恒定的,受到遮挡、路径损耗增大的情况下接收到的信号功率会变小,所以可以检测信噪比值,如果超出正常信号载噪比值,则很可能为欺骗信号。同时因为卫星与接收终端之间的距离较大,在开阔地的情况下,卫星的移动和电离层的变化会引起接收信号功率的一个平缓的变化,所以,当接收终端接收到的载噪比发生一个突然增加的变化且载噪比增加值超出正常值范围时,就说明接收终端接收到了一个更高功率的欺骗信号。接收终端可以连续地监测信号载噪比的状态,并找到所有出现的信号载噪比不寻常的突变。通常欺骗干扰机采用单一信号发射天线,这样所有信号都从一个方向到达接收终端,欺骗信号入射角度与真实信号存在差异,所以可以采用双天线或多天线的结构,配合信号处理部分进行欺骗信号检测。

2卫星导航抗干扰技术发展趋势

卫星导航接收终端的核心是抗干扰和定位授时高精度,而抗干扰是高精度的保障,因此GNSS优先要做的事情是“除了抗干扰,还是抗干扰和抗干扰”。

2.1从系统角度全面提升卫星导航抗干扰能力

未来的导航系统将站在系统的角度,从空间段、地面段和用户段全面提升其抗干扰能力。在空间段,对导航卫星采用“增功率、点波束、加星链”等方式提升其抗干扰能力。低功耗、小型化等器件的发展,为导航卫星发射功率提升提供了技术基础,据报道,GPSIII的功率相对于GPSII提升4dB以上;利用高增益点波束天线,能对选定地区集中更高的功率,可提高信号强度,GPSIII的点波束可提升20dB抗干扰能力;采用高频段星间链路,增加了可视卫星数目,可使用户的精度、连续性和完善性更好,宽带星间链路组成一个空间网络,提供对所有卫星的持续连通能力。持续连通能力使得实现“连通一颗即连通整网”的运行概念成为可能,实现对星座的实时、连续和动态监视,保障导航信息的实时性和有效性。GPSⅢ运行结构图如图3所示。“北斗”卫星采用Ka频段星间链路进行星间测距、自主导航和星间通信,提升了抗攻击的能力。在控制段,将监测、注入站移到本土加强其抗干扰能力。美国将在GPSⅢ阶段改变上行注入策略,取消海外注入站,将全球布站收缩为本地布站,仅利用本土注入站在星地之间建立高速上行通道,借助星间链路向全星座分发导航电文等数据,仅需一副注入天线就可实现“一点通,全网通”,同样可实现全星座、全弧度、全时段注入。GLONASS利用量子⁃光学站(激光站)、场控制设备等增加控制段的抗干扰能力。随着小型化、低功耗器件的飞速发展,量子计算、智能计算的跨越式进步,在接收终端的抗干扰新技术将会更加层出不穷。

2.2多域融合提升其抗干扰能力

GNSS本身就存在多个冗余,从空间上,仅可见4颗导航卫星既可实现定位,而现在GPS、GLONASS和BDS在中低纬度一般可见7颗以上卫星,在某些时间段可见十几颗卫星。从频点上,每个卫星导航系统都存在多个频点,除了消除电离层、对流层误差外,还可以作为频域备份,仅对一个频点的干扰不能从本质上影响定位结果。GNSS为了进一步提升其抗干扰能力,将会加强多域融合抗干扰能力。具体体现在:进一步加强导航系统间融合,未来将把GNSS的每颗卫星同等看待进行几何精度因子(GDOP)最大化选取,卫星信号捕获、跟踪、解算将高度融合;增进其他系统的融合导航,包含通信网、移动网、天文导航等定时信息的融合,多授时定位手段为导航终端提供时空基准能力。同时在处理方式上,将空域、时域、频域、码域、极化域融合,全面提升其抗多源、宽带、突发和欺骗等干扰方式的能力。

2.3智能化提升卫星导航抗干扰能力

随着集成化、智能化和网络化技术的发展,未来导航接收终端将进化为导航智能体,利用智能对消技术,增加导航接收抗噪声和有意干扰的能力;采用智能选择技术,为多星座、多体制、多角度、多时延等提供真实、可信的可用卫星数;采用智能决策技术,通过对各种干扰调制样式、带宽、功率等参数的训练和对抗,建立干扰博弈数据库,增加导航接收终端对各种干扰的自适应反制能力。

2.4硬件新技术提升卫星导航抗干扰能力

在硬件设计上,通过高精度时钟(如量子时钟)缩短卫星捕获窗口,减少卫星的首次定位时间、重捕时间;利用多通道集成相关技术,增加信号的捕获和跟踪能力;利用高性能计算技术,缩短导航解算和定位时间。

3结束语

卫星技术范文第4篇

一、卫星遥感技术与农业科技创新

1970年,中国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功。随着一颗又一颗卫星的升空,20世纪80年代,我国就开始了农业农村领域的卫星遥感数据应用。经过近40年的发展,监测领域已经拓展到农作物估产、农业灾害、农业重点工程、农业种植结构调整、农村经济发展等领域,卫星遥感技术已成为农业农村领域重要的信息来源。

(一)高分观测卫星与农业大数据

卫星遥感技术架起了浩瀚宇宙与田垄庄稼的桥梁。我国航天技术与农业发展有着密不可分的联系,卫星遥感、气象大数据从高分卫星中获取大量应用数据,这些年正在更多地服务我国农业生产,利用卫星去“种地”成为越来越多现代农业企业的选择。2018年,我国第一颗农业卫星——高分六号卫星成功发射与在轨的高分一号卫星组网运行,大幅提高了农业对地监测能力,为乡村振兴战略实施提供了精准的数据支撑。通过能有效辨别作物类型的高空间分辨率遥感卫星,可以实现对玉米、大豆、棉花、马铃薯等同期生长的大宗作物和大蒜、生姜、枸杞等经济作物的田块级精细识别,为高精度、定量化的农业生产过程和农业资源环境要素监测提供可靠的数据及影像支撑。卫星遥感技术满足了农业监测时效性和准确性高、覆盖范围广的要求,在作物种植面积变化监测、农业资源本底调查中,实现了高分卫星数据全部替代国外同类数据,打破了农业遥感监测中高分辨率数据长期依赖国外卫星的局面。

(二)天地一体化遥感技术服务农业农村

目前,卫星遥感技术在农业资源调查、农业生产过程监测、农业政策效果评价、农村人居环境监测中都发挥着重要作用,为我国粮食生产提供实时的信息参考。相比统计信息,卫星遥感技术从事农情遥感监测,可获取目标的空间分布,全面展示“是什么”“种在哪”“有多少”等多维度信息。一是可观测单一作物在全国的实际种植面积,结合各个品种的单产,集合出某种农作物观测期内的大概产量,进一步提升数据准确性,同时降低农业数据全面统计成本。比如小麦,前期可通过卫星进行长势监测,拔节后可估算整体产量,为农作物田间管理和科研分析提供数据和影像依据。二是长期观测作物长势,根据生长情况,不断调整估算数据。监测农作物叶片面积指数、叶绿素含量、氮含量、氮累积量等信息,对这些参数进行长势评价可以帮助监测者计算施肥量及何时适合施肥、浇水等,同时可作为提前预测干预农作物品质的数据依据。三是农业农村卫星遥感可监测耕地土壤墒情、大宗农作物病害等。例如大豆和玉米同期生长,通过卫星红边波段监测可准确识别同期生长农作物生长和病虫害情况,大幅提升我国东北大面积种植地区的农作物休耕监测监管能力,为耕地轮作休耕效果评价和补贴发放提供数据支持。四是提升农业数字化管理和分析能力。卫星高分数据已成为农业农村遥感的主要数据源,天地一体化感知技术成为农业农村监测、调查、管理的新手段,加速变革了“上图入库”“以图管地”“到户到地”等现代农业监管模式。遥感监测工作更普遍地服务于农村人居环境整治、农村宅基地利用、高标准农田建设监测监管等领域,为农业农村的数字化管理和科学决策提供数据支撑。

(三)天地一体化遥感技术推动智慧农业

随着高分遥感和我国其他现代信息技术的高速发展,集成应用卫星遥感、航空遥感、地面物联网技术的天空地一体化农情信息获取,以及北斗自动导航与测控、农机作业监测等一批核心关键技术取得重要突破,为我国智慧农业的发展和产业化应用奠定了技术基础。目前,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所已在山东、陕西和四川等地建立了智慧果园,应用高分卫星数据获取果园生长信息,为施肥、撒药和除草等果园机器人提供准确的作业配方。以果园为例,遥感技术可以对农田地块的位置、形态、环境甚至农户情况等多维信息进行分析,通过智能化的水肥一体化系统,自动控制水肥的供给,达到节本增效目的,实现果园的智能化科学管理。将遥感影像图与物联网、无人机、农机装备等进行连接,可以帮助农户进行精细地灌水、用肥、用药,改变了以往靠经验、凭感觉的生产方式,用数据赋能农业农村发展,推动我国走进智慧农业。

二、当前农发行支持农业科技创新发展存在的问题

(一)支持范围未覆盖农业科技全产业链条

农发行的农业科技贷款主要用于解决借款人在实施农业农村科技创新、成果转化、示范推广和集成应用等活动中,以及新建、扩建、改造、开发、购置固定资产投资项目、各类农业科技创新基地(平台建设)、示范推广及配套工程等方面的资金需求。目前,尚未覆盖农业科技领域的上游研发领域,不能支持航天航空等从事“三农”领域之外的科研、开发、技术集成的客户和项目,存在农业科技全产业链条的业务空白点。

(二)涉农边界认定标准有待优化

随着卫星数控、大数据、智能化设备在农业领域广泛应用,大量航空航天、半导体、大数据、人工智能企业将成为促进农业科技发展的主力军。同时,银行业内外部监管要求对于该类企业业务范围和涉农边界认定还不清晰,监管机构对于支持“三农”领域的划分并不包含这些新兴企业类型,支持这类企业将造成农发行农业科技贷款业务合规发展压力增大。

(三)传统信贷方式与客户特点不匹配

科技类企业资产主要由知识产权、专利等无形资产构成,普遍存在轻资产情况,企业的抵押物往往存在评估困难、可抵押资产少、担保资源不充足等特点。目前,农发行主要采用传统的抵质押方式对涉农科技企业和项目进行信贷支持,大量的科技类轻资产客户无法覆盖。同时,农发行对采用信用贷款方式支持的客户和项目要求相对较高,一些农业科技含量较高,但自有资产不足的高新技术企业难以通过信贷方式进行支持。

三、几点建议

(一)支持前端研发环节

实现传统农业向现代农业的跨越,缩小与发达国家农业科技水平的差距,必然要在农业科学研究与技术开发上取得重大突破,促使先进适用技术及时充分地应用到农业生产中去,加速科学技术、特别是高新技术全面向农业渗透,大幅度提高农业科技整体水平,实现农业生产力水平质的飞跃。推进新的农业科技革命,需要大量的资金注入农业科技研发环节,农发行应向监管部门申请信贷支持农业科技研发环节,积极投入农业“卡脖子”技术攻关领域,全面覆盖农业科技全产业链。

(二)合理优化业务边界

农业高新技术企业不断涌现,带动了农业结构的不断优化。大量的非涉农高科技企业与农业产业高效融合,正逐步成为我国农业科技领域的领头羊和农业现代化发展的主力军。建议银行业监管部门立足农业产业现代化发展需要,合理界定涉农边界,将服务农业现代化的非涉农高新科技企业纳入“三农”领域。农发行要严守服务“三农”业务边界,加大对前沿、数字化农业科技企业、项目、平台的营销力度,提升农业科技金融支撑力。

(三)创新模式和手段

卫星技术范文第5篇

一个完整的卫星电视广播系统主要有节目源、上行发射站、电视广播卫星、卫星地面接收站、卫星测控站等五个部分组成。

节目源:即提供节目的业者,可以是由卫星系统业者自行制作,或由专业的节目制作机构或频道业者提供,节目以视频信号或录像带、光盘等载体输送给上行发射站。

上行发射站:通过调频正调制方式,将接收的节目内容转换成可传输的电视信号及卫星附加信号,通过上行信道发往轨道上的电视卫星或通信卫星。

电视广播卫星(或通信卫星):具有接收天线和转发器,通过天线接收地面上行站发射的上行信号,进行必要的频率变换、功率放大等技术处理,经由转发器发送给各地面接收站。

卫星地面接收站:可以是设备复杂的集体接收站,或者是个人的小口径接收天线,接收由卫星发射的电视信号。如果是通信卫星发送的信号,则只能由技术先进的集体接收站接收,个人天线尚达不到接收要求。由于卫星电视接收站一般都只需单向接收,又可简称为单收站。

卫星测控站:通过遥测遥控技术跟踪测量控制卫星和卫星的姿态,以及调整卫星转发器的工作状态。根据从卫星上接收的遥测信号进行综合分析,判断电视广播卫星各系统的工作状态,根据需要对卫星进行调控,使之处于对地静止位置且保持良好工作状态。完成这一任务,地面站需要有庞大的地面测控网来配合。整个卫星电视广播的工作系统.

卫星电视的波段频道的划分

卫星电视广播技术具有世界性,如卫星轨道位置的分配、频率及波束的分配、电视制式的确定和转换,只有国际上达成一定的规约,才能保证卫星电视广播的有效使用和发展,并且对卫星电视广播进行一定的规范,调整各个国家之间的关系,为保障发展中国家将来发展卫星电视保留轨道位置。为对世界范围内卫星电视广播进行协调和规范,1972年联合国通过了一项“关于广播卫星使用指导原则宣言”;国际电信联盟于1971年至1979年主持召开了三次国际性会议,对卫星电视广播的波段、频段、卫星的轨道位置、卫星国防等作出相应规定。1977年在召开的国际无线电行政会议,对卫星电视广播信号溢波,各国直播卫星使用的频率、信道数、地面功率通量密度,以及天线极化方向、卫星和地面站天线的波段宽度、指向误差等技术数据,都做了相应的规定,以使所有的卫星系统和所有国遵守一个共同的技术规范。会议将全世界分为三个区域:第一区包括非洲、欧洲、前苏联的亚洲部分、伊朗边境以西国家;第二区为南美洲、北美洲;第三区包括亚洲大部和大洋洲,我国即属于第三区。