2025 Vol. 42(5): 1-11| [摘要](95) | [PDF](58)卫星星座技术- 基于星载信息系统的低轨星座组网路由关键技术研究
- 沈奇，郭阳，王茂森，田文波，郭环宇，朱新忠，侯博瑞，邓松峰
- 面向战术战役的需求，航天器在轨作战应用模式地不断进化，日趋复杂的星上任务对卫星综合电子系统自主智能化、多任务能力提出了新的要求，结合国内外星上智能互联一体化信息系统发展热点，采用信息化、网络化、智能化的思想设计，研制新一代空天智能信息系统，该系统不仅作为卫星平台控制中心，也是未来大规模组网星座的大脑，在具备高可靠多核管理、高性能星上处理能力的基础，开展低轨网络路由应用研究，针对卫星在轨功能失效、姿控失控等工况导致网络功能中断的问题，通过网络抗损毁路由算法，解决星座网络通信故障下通过动态路由算法寻找最优路径，提升星间、星地、星机等多维跨域网络通信能力。
- 2025 Vol. 42(5): 12-22
| [摘要](129) | [PDF](33)- 基于多智能体深度强化学习的天空地分布式协同卸载方法
- 邱源，孙嘉钰，牛建伟，姚依明，罗翔
- 低轨(LEO)卫星星座因其广域覆盖和无缝接入等特性，正加速天空地一体化网络成为移动边缘计算极具前景的范式架构。然而，现有工作未充分考虑在多星协同和空天双边缘场景下的任务-资源匹配，时间能耗敏感型任务卸载仍存在挑战。首先考虑任务与多维资源的匹配关系、任务处理的时延能耗、星间协同的传输成本因素，构建多目标联合优化问题。为实现高效求解，提出一种基于多智能体深度强化学习(MARL)的天空地一体化多任务协同卸载框架。该方法能够有效结合地面、无人机、卫星跨域协同决策以及星间协同决策。实验证明:所提方法具有高效的收敛性，并与现有方法相比具有明显优势。
- 2025 Vol. 42(5): 23-32
| [摘要](84) | [PDF](32)- 低轨物联网卫星智能数传决策优化
- 李帅，邢若粼，孙其博
- 低轨(LEO)物联网(IoT)卫星的下行数据传输(数传)因时间窗口、能源、热控等严格约束而成为稀缺资源。传统固定式的数传策略无法适应卫星实时的状态变化，常导致效率低下或安全风险。为解决这一挑战，提出一种数据驱动的在轨智能数传时机判别方法。研究基于一颗在轨卫星3年的真实遥测数据，通过分析数传周期内的母线功率与载荷温度动态特征，将数传时机划分为理想、次优、较高负载和高风险4种模式，揭示了不同运行模式与数传效率及安全性的内在关联。在此基础上，设计了一种轻量级在轨实时判别算法(ORDA)，该算法利用数传任务开始前的遥测数据，通过计算综合性的“数传适宜度评分”(TSS)，快速评估当前状态的适宜性。历史数据回测验证表明:该算法的判别准确率高达95.26%，尤其在识别“理想模式”与“高风险模式”方面表现出色，有效避免了危险性误判。为解决低轨卫星资源受限下的智能数传决策问题提供了有效方法，对提升卫星在轨效能与任务可靠性具有重要的工程应用价值。
- 2025 Vol. 42(5): 33-42
| [摘要](55) | [PDF](27)- 低轨异构星座自主联合任务管控技术研究
- 王壮，邹亿，颜俊菁，张海，朱新忠，席沛丽
- 针对低轨(LEO)异构星座卫星规模庞大、轨道动态性高、资源异构性强等特点，传统星群集中式管控正面临动态拓扑管理难、多星协同效率低、跨协议互联壁垒等新挑战，本文系统研究了LEO异构星座任务管控架构及模型，介绍了一种多智能体的分布式任务管控模型，采用“集中式+分布式执行”的混合框架，通过高精度相对导航、自主控制和星间通信维持稳定构型或动态调整，增强任务灵活性(重构编队适应需求)、提升系统可靠性(冗余备份)、降低成本(小型卫星组网)，提升了任务的协同效率。提出了基于事件驱动的动态协同调度算法，其核心组成包括事件检测、动态任务分配和实时优化模块。优势在于响应迅速、适应性强、资源利用率高，适用于动态不确定环境，提高了任务执行的实时性及精度。在此基础上，从用户接口、信息处理等维度给出了LEO异构星座智能规划路线图，提出了构型维持、空间标准、人工智能技术应用方向的发展建议。
- 2025 Vol. 42(5): 43-53
| [摘要](50) | [PDF](26)- 海上多目标航迹关联的最近邻算法研究
- 张永贺，黄欣，朱新忠，吴秋诗，李科，刘鑫
- 针对系统误差影响下的海上多目标航迹关联难题，提出一种最近邻数据关联算法。该方法通过建立时空配准预估模型，结合灰色区域理论构建目标运动不确定性边界，利用航向-航速参数联合约束实现快速航迹匹配。分析了影响海上多目标航迹关联的影响因素，并开展了航速和访问间隔、目标密度和定位精度的仿真验证。基于典型场景的仿真分析表明:在80 km×80 km海域、30个目标密度的典型海域场景下，算法实现的航迹关联率范围为27.12%~93.46%。船只航迹关联率跟传感器测量定位误差、传感器对目标判定概率、目标密度、访问间隔和船只航速等5个因素紧密相关，可通过对传感器性能及算法的优化设计，进一步提高对目标的航迹关联率。该方法可满足天基观测系统数据更新周期的实时处理需求。
- 2025 Vol. 42(5): 54-60
| [摘要](52) | [PDF](33)载荷与星上处理技术- 基于光学遥感图像的飞机目标朝向判别方法
- 梁彬，师皓，尹逸斐，陈亮
- 目标检测是遥感图像智能解译的重要技术，在应急减灾、重点目标监测等任务中广泛应用。随着卫星数量及分辨率的提升，应用需求已经从单一的目标检测拓展至目标精细化信息提取。现有的目标朝向判别算法是在旋转框检测的基础上，对旋转框的4条边方向进行分类任务以确定目标朝向，仅适用于船只、车辆等规则轮廓目标，对于飞机目标的朝向判别，会出现预测框的4条边与飞机目标主轴不平行的情况，导致角度预测精度差。针对上述问题，本文提出了一种独立角度预测分支引导的飞机目标朝向判别算法，基于改进的YOLOv6网络模型，进行旋转目标的检测，并为模型设计了独立的角度预测分支，用于朝向角度预测。在独立的角度预测分支中，采用分类方法代替回归预测方法，解决了角度回归预测中存在的边界不连续问题。本文将SJTU数据集调整为适用于朝向判别的标签标注格式并进行了验证，相比于目前的SOTA模型OHDet，目标的检测准确率、朝向判别准确率分别提高了3.14%和6.52%。
- 2025 Vol. 42(5): 61-67
| [摘要](54) | [PDF](44)- 基于光学-SAR遥感图像深度特征融合的智能目标识别方法
- 林渤然，李世建，赵家庆，王辉，王新才，杨一超，胡成才，廉鹏飞
- 针对遥感图像单信源目标识别准确性低及多信源目标识别中图像高度配准难的问题，提出一种基于光学-合成孔径雷达(SAR)遥感图像深度特征融合的智能目标识别方法，可适配信源局部未配准的情况，提高重点飞机、舰船目标识别的置信度。首先，通过ResNet50基准特征提取器分别提取光学-SAR图像2种模态的高维特征映射图;其次，利用特征融合网络分别提取光学-SAR图像多模态深度特征并拼接融合，降低特征信息冗余度;最后，基于Softmax多任务分类器实现光学、SAR图像单模态目标识别及光学-SAR图像融合模态目标识别结果。实验结果表明:所提出的方法在光学-SAR图像飞机目标数据集上融合识别率达99.82%，在光学-SAR图像舰船目标数据集上融合识别率达95.08%，均优于单模态目标识别结果。
- 2025 Vol. 42(5): 68-74
| [摘要](176) | [PDF](29)- 面向多目标跟踪的卫星系统任务自主规划方法
- 廖骥，楼宇涛，张栩琪，周彬，张涛，朱新忠
- 随着航天技术地不断进步和卫星系统应用场景复杂性增加，星上自主任务规划在诸多领域的应用需求日益增加。针对时变的多目标跟踪问题，卫星需要在有限的资源和时间内完成面向多目标跟踪的波位调度顺序规划，然而卫星系统和多目标状态快速变化，星上如何动态调整任务优先级是影响系统效能发挥的关键。此外，卫星的计算能力等硬件限制会进一步加剧任务规划的复杂性。针对卫星对地观测的多目标跟踪问题，本文提出了一种基于分配问题建模的星上自主任务规划方法。该方法使用多目标空域、频域和卫星运动状态等信息，构建不同时刻面向不同目标进行波位调度的得分，然后将面向多目标跟踪的波位调度规划问题转化为一个二维分配问题，可在多项式时间内高效获得最优的目标规划顺序。仿真实验结果表明:所提方法能够有效解决复杂动态环境下时变多目标跟踪问题，提升卫星系统对地观测任务规划效能。
- 2025 Vol. 42(5): 75-81
| [摘要](70) | [PDF](38)- 扫描合成孔径雷达图像扇贝效应抑制研究综述
- 沈海军，曾虹程，杨威
- 扇贝效应是扫描合成孔径雷达(ScanSAR)中存在的一种系统性成像缺陷，具体表现为沿方位向周期性分布明暗条纹噪声。该现象不仅显著降低图像辐射质量，还会严重影响后续处理与下游应用任务，如舰船检测、地物分类等。作为ScanSAR图像处理的关键环节，扇贝效应抑制研究具有重要的理论与应用价值。本文系统梳理了该领域近年来的研究进展，通过深入分析国内外代表性工作的技术特征与演进规律，将现有方法归纳为3大类:基于先验信息的参数化校正方法、无先验的传统图像后处理方法以及基于深度学习的智能抑制方法。在此基础上，本文从对各类方法的性能特点进行了对比评估，指出了当前方法在复杂场景的适应性、泛化能力等方面的局限性，并针对未来技术发展方向提出了建设性展望。
- 2025 Vol. 42(5): 82-93
| [摘要](45) | [PDF](24)- 雷达成像卫星载荷基准相对变形标定及修正
- 黄欣，刘培玲，席沛丽，邓兆国，赵家庆，付哲楷
- 为提高合成孔径雷达(SAR)成像图像质量，存在SAR成像卫星载荷基准相对卫星基准坐标系变形问题及标定难题。本文基于SAR成像卫星载荷在轨工作原理，建立了SAR成像载荷波束中心指向定义，生成了SAR成像与卫星姿态基准坐标系几何关系模型，通过严格的坐标变换原理，推导并得到雷达载荷成像基准相对变形的数学模型，提供了一种基于姿态修正的雷达成像基准相对变形的标定方法。通过在轨载荷测试，可获取不同电扫描角度下的方位向和距离向偏差数据;基于卫星在轨数据，对卫星载荷基准相对变形进行标定，并将标定后参数上注至卫星，通过对比标定前和标定后的图像数据，初步估算图像质量提高约3 dB，验证了该方法的可行性和有效性，能够有效提升图像质量。
- 2025 Vol. 42(5): 94-100
| [摘要](38) | [PDF](27)- 基于进化多任务剪枝的SAR图像变化检测
- 吴涛，黄祖镇，黄龙，徐一凡，王海涛，蔡津剑，黄鹏辉
- 针对合成孔径雷达(SAR)图像变化检测问题，目前通常使用基于深度神经网络(DNN)端到端的方法，直接对多幅图形处理得到变化检测的结果。但该类方法与待检测数据直接相关，需针对数据进行模型设计和参数优化。本文提出了一种基于进化多任务优化剪枝的SAR图形变化检测方法，首先利用混合数据训练变化检测通用模型，解决单数据上高质量样本不足的问题;然后针对具体的变化检测问题，使用进化多任务神经网络剪枝方法从通用模型中提取适合当前问题的专用模型，并使用少量样本微调专用模型实现针对性问题的变化检测。在6组典型数据上的实验表明:该方法提取得到规模不到通用模型10%的专用模型，可实现与常规DNN相似的检测结果。
- 2025 Vol. 42(5): 101-111
| [摘要](44) | [PDF](29)- 一种面向嵌入式平台部署的星座遥感图检测方法
- 陈铖，杨彬，马文佳，代海山，汪少林，刘良凤
- 星座遥感图像中感兴趣对象提取面临着许多挑战，如背景复杂、对象尺度差异大、分布密集等，这些挑战严重制约了检测算法在遥感领域的实际应用。近年来，深度学习技术发展迅速，单阶段检测算法在遥感图像识别任务中展现出巨大的优势。然而，如何在资源受限的嵌入式计算平台上实现高精度、低延迟的图像检测，仍是遥感领域亟待解决的重要问题。因此，本文针对嵌入式部署需求，提出一种基于改进YOLOv5的遥感图像感兴趣对象检测方法。通过引入坐标注意力机制增强网络对空间位置信息的感知能力，有效抑制背景干扰导致的虚警问题。采用简化的空间金字塔和双向金字塔融合模块提升不同尺度的特征融合，后处理阶段引入自适应非极大抑制算法降低误检率。实验结果表明:所提方法在保持轻量化特性的同时显著提升了遥感图像中小尺度对象的检测精度，在遥感图像数据集上达到平均精度(mAP)85.8%，在嵌入式平台上实现每秒传输帧数(FPS)160的实时推理速度，展现了良好的实时性与运行性能。
- 2025 Vol. 42(5): 112-120
| [摘要](51) | [PDF](31)卫星平台技术- 基于GPU加速改进粒子群算法的多波束卫星通信资源优化
- 宋自阳，张廷尧，赵家庆，慕忠成，黄益新，付哲楷
- 随着低轨(LEO)星座多波束卫星通信系统在宽带接入、物联网(IoT)等领域的广泛应用，星座动态对地通信、动态选择服务节点的场景需求日益凸显，资源调度的效率与优化质量成为系统性能的关键影响因素。传统优化算法在面对波束、功率、带宽等多维决策变量联合优化问题时，存在编码表达能力有限、约束处理繁琐、收敛速度慢等问题。为此，本文提出一种基于混合Stick-breaking编码机制与图形处理器(GPU)并行加速的改进粒子群算法(PPSO)，用于高效求解LEO星座多波束卫星系统中的智能资源分配优化问题。该方法通过混合Stick-breaking编码方式对粒子的解空间进行重构，使得功率与带宽等归一化变量天然满足全局约束，避免了传统方法中复杂的约束修正操作。同时，借助GPU实现粒子群演化与适应度计算的并行加速，在保证解的质量的前提下显著提升算法运行效率。实验结果表明:本文方法在优化系统总时延、丢包率和能耗等关键性能指标方面均优于现有方法，尤其在需要动态对地通信、动态选择节点的大规模星座场景中，展现出较好的可扩展性与计算优势。
- 2025 Vol. 42(5): 121-130
| [摘要](45) | [PDF](29)- 基于约束传播的多算子协同逾期接受算法求解大规模测控资源调度问题
- 王俊琦，陈盈果，徐世龙，杨青，龙光伟
- 面向卫星星座协同管控日益增长的复杂需求，特别是大规模卫星测控与数据传输任务一体化站网资源调度需求，构建了一个包含决策模型、约束模型和收益模型的综合数学模型。针对弧段冲突度高、解空间庞大和算法寻优难度高的特点，开发了融合约束传播的多算子协同逾期接受算法。算法执行前期，通过静态约束传播对任务可用弧段进行全面筛选;同时，通过动态约束传播预计算弧段冲突集。在初始解生成阶段，基于任务可调度性量化模型，结合预计算的可用弧段与冲突信息，生成高质量初始解。在迭代优化阶段，基于约束传播，实时更新任务可用弧段集，结合随机交换、强制插入、删除修复等多算子按“广域探索+全局优化+局部优化”的逻辑进行优化。实验结果表明:该算法在10个大规模卫星测控与数据传输任务调度场景中表现优异。在资源冲突较小的场景中，算法高达100%的任务完成率。在资源冲突复杂的场景中，算法仍能找到近似最优解，实现了平均98.302%的任务完成率，有效支撑了星座协同任务的执行，验证了算法的有效性、鲁棒性和对星座管控场景的适应性。
- 2025 Vol. 42(5): 131-141
| [摘要](32) | [PDF](22)- 微小星座卫星霍尔电推进系统自主健康管理技术研究
- 苗鹏，张博，张岩
- 霍尔电推进技术已广泛地应用于微小星座卫星推进系统。其在带来各种优势的同时，也对地面测控资源及人力提出更高的要求，以满足星座卫星健康管理要求。为减少对地面测控资源及人力的需求，本文基于典型霍尔电推进系统在轨故障模式，提出自主故障诊断、自主故障隔离等技术。针对目前微小星座卫星霍尔电推进系统冗余有限的特点，提出通过Bang-Bang阀闭环控制模式切换，从而实现对霍尔电推进系统部分故障的恢复功能。并通过地面霍尔电推进系统点火试验进行了验证。试验结果表明:选择不同Bang-Bang阀闭环控制模式均可保证电推进系统可靠工作，从而实现在合理的参数配置条件下，可对故障起到有效地隔离和恢复的效果，并初步摸索一套适用于微小星座卫星霍尔电推进系统的自主健康管理技术。
- 2025 Vol. 42(5): 142-148
| [摘要](58) | [PDF](32)- 一种基于扩频体制的双环载波跟踪算法设计
- 姚新怡，王家明，吴贤亮，高硕，邹骏
- 随着深空探测任务的不断深入，对星地链路可靠性提出了更高的要求，深空应答机需要具备更强的信号捕获灵敏度与测距精度。作为星地通信的核心设备，深空应答机必须在极端环境(如高动态多普勒频偏、低信噪比、超远距离)下保持稳定通信。然而，传统载波同步方法在高动态弱信号场景下存在局限:锁相环(PLL)易因动态应力失锁，而锁频环(FLL)虽动态适应性较强，但稳态跟踪精度难以满足测距需求。针对上述问题，本文提出了一种FLL辅助PLL的双环协同跟踪架构。该架构在载波跟踪环路中，采用二阶FLL粗频偏捕获与三阶PLL精相位跟踪的双环跟踪方法，解决了高动态引起的环路失锁问题。仿真结果表明:双环跟踪法在高动态多普勒环境中跟踪性能优良，平均锁定时间低于0.25 s。
- 2025 Vol. 42(5): 149-157
| [摘要](50) | [PDF](27)- 基于双流异构图注意力网络的天基遥测数据异常检测方法
- 闵祥渊，王辉，胡晨烨，杨远贵，邱源
- 遥测数据的异常检测是保障天基信息网络高可靠性的基础。然而，现有异常检测方法忽略了天基遥测数据的高维度、多模态和强动态耦合特性，检测精度和可解释性欠佳。为此，本文提出一种基于双流异构图注意力网络(DHGAN)的异常检测方法。面向复杂多样异常模式，设计了多尺度特征提取模块，利用不同卷积核捕获局部细节与全局趋势特征;针对遥测数据多模态和强动态耦合性，提出了时空图注意力特征提取模块，分别挖掘特征间异构关系与动态时序依赖;针对单一检测目标的局限性，提出“重构+预测”联合优化目标，生成综合异常评分。实验表明:该方法有效降低了漏检与误报率，为天基遥测数据的自主运维提供了可解释性强的异常检测范式。
- 2025 Vol. 42(5): 158-166
| [摘要](36) | [PDF](24)- 基于图卷积网络与强化学习的智能芯片宏单元布局方法
- 田春生，陈雷，王硕，周婧，王卓立，张瑶伟
- 针对智能芯片宏单元布局方法运行效率慢、性能收敛差等问题，结合电子设计自动(EDA)工具智能化发展的新需求，提出一种融合图卷积网络(GCN)的强化学习布局方法。首先，对综合后的网表基于图结构进行建模，提取在布局阶段影响性能、功耗和面积(PPA)的典型结构，实现对宏单元布局过程的约束指导;其次，通过融合GCN的强化学习布局规划模型，将布局问题转化为强化学习求解任务，实现宏单元布局问题的高效、高质量求解;最后，以55 nm工艺节点异构智能图片压缩芯片和现代混合尺寸(MMS)测试案例为研究对象进行了实例验证。实验结果表明:该方法能够在22.48 s内完成3 748个可移动宏单元的自动布局任务，相较现有智能化方法布局求解性能提升2.65倍。
- 2025 Vol. 42(5): 167-177
| [摘要](52) | [PDF](28)- 基于订阅发布机制的星载软件总线通信中间件设计
- 解加华，郑峰，颜俊菁，张海，朱新忠，席沛丽
- 传统星载信息服务单元分系统在研制开发时，往往需要深入研究设计各类数据传输些协议细节，信息服务单元各应用软件将大量开发时间用于对协议数据的格式处理、数据类型转换，使得研制效率低下。本文提出一种基于订阅发布机制的星载软件总线通信中间件设计，此中间件基于订阅/发布的模型，为应用软件提供数据分发服务，可有效降低数据发送及获取节点之间的时空耦合。此软件总线中间件兼容遥测链路协议、遥控链路协议、星内高层总线通信协议等，提供简洁的应用程序接口，为低轨(LEO)星座信息服务单元上10余类应用软件的快速开发、批量生产提供良好的便捷性。实际项目应用表明:该软件总线中间件满足星载信息服务单元分系统对信息交换实时性和灵活性需求，同时可提高系统开发效率。
- 2025 Vol. 42(5): 178-188
| [摘要](47) | [PDF](25)
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