摘要:空天异源图像匹配技术是无人机的重要研究方向之一。本文系统构建了空天异源图像匹配框架，并深度剖析了其关键组成部分。基于文献综述，本文将空天异源图像匹配框架的关键技术归纳为三大类：图像质量评价技术、图像预处理技术与图像匹配技术。本文对各类技术的最新进展做了总结概括，重点分析了各方法应用于无人机领域的技术差异。在此基础上结合数据集，进行交叉对比实验，对各方法的具体效果进行分析。最后，针对空天异源图像匹配所面临的难点作出总结，并对未来研究方向和发展趋势进行了展望。

摘要:针对复杂电磁环境下低空飞行无人机群的绝对、相对位置服务需求，本文提出了一种基于高精度测距信息的三维分布式无人机协同定位方法。集群中所有节点配备相同精度的导航定位传感器，采用惯导误差作为状态变量、高度计测高值作为高度量测，以及0.1 Hz的视觉匹配信息作为位置速度量测值修正绝对定位误差。利用节点间测距值为协同观测量修正相对定位误差，采用扩展卡尔曼滤波方法融合测距值与惯导/高度计/视觉松组合系统输出。构建6个节点的无人机群飞行试验场景，完成低空飞行场景仿真验证。经验证：通过协同定位算法，绝对位置精度提升61%，相对定位精度提升93%，验证了协同定位方法的有效性。

摘要:激光通信作为卫星间数据传输的重要手段之一，其快速稳定的建链能力直接影响着星座系统的性能。激光通信终端依赖高精度光学跟瞄系统以实现信号光束持续稳定指向目标卫星。然而，空间环境因素会干扰激光终端的指向精度，其影响程度可达毫弧度量级。卫星在轨运行中因热胀冷缩和应力变化产生的星体结构形变，导致激光终端指向精度相较卫星平台基准位置发生刚体位移。本文以星间激光通信链路快速稳定建链为应用背景，采用有限元分析方法对激光终端基准与卫星平台星敏基准因热致形变产生的指向误差进行研究。通过分析不同轨道高度卫星在轨受热变形产生的安装基准误差量，获取激光通信链路指向误差变化规律，为实现快速稳定建链提供分析基础，同时为整星响应单机布局及总体热控提供设计参考。

摘要:无碰撞区跳频序列在一定时延范围内序列间碰撞为零，在准同步跳频通信系统中具有广阔的未来。为降低跳频通信系统中因用户数增多而产生的频率干扰，本文实现了一种基于矩阵转换的无碰撞区跳频序列生成方法，并举例说明了构造过程，其无碰撞区范围和序列数量可灵活变动。同时本文构造了一种高复杂度RS（里德-所罗门）码作为比较，并仿真对比了两者在不同信噪比和用户数情况下的误码率。根据两者的构造理论和仿真结果，得出结论：在无碰撞区范围内接入跳频网络时，采用新型无碰撞区跳频序列比采用RS码的跳频通信系统误码率更低，大大增强了跳频系统的多址通信能力。

摘要:随着装备信息化、轻量化程度不断提高，导航制导控制（Navigation Guidance and Control，GNC）系统设计日趋复杂，系统小型化、轻量化设计需求愈发迫切。系统级封装（System in Package，SiP）作为一种高密度集成封装手段，可以将多种功能芯片封装进更小的腔体内，实现系统高集成化、小型化。针对GNC系统小型化需求，基于SiP技术设计了一种GNC信息处理微系统电路，采用DSP（数字信号处理器）+ FPGA（现场可编程门阵列）架构，集成接口芯片、存储芯片，采用成熟的陶瓷基板微系统集成技术研制，并进行了多物理场仿真。测试结果表明：电路功能正常，能够满足设计要求。对比原型验证板，该电路体积仅为45 mm×45 mm×11 mm，重量约60 g，采用该电路代替板级系统，可有效提高产品集成度，实现控制系统小型化的需求。

摘要:卫星的快速相对运动会导致突发扩频信号产生多普勒频移。在低信噪比环境下，信号受噪声干扰严重，传统捕获算法对大范围多普勒频移的捕获能力受限。针对上述问题，本文设计了一种导频加部分匹配滤波和快速傅里叶变换（Partial Match Filter-Fast Fourier Transform，PMF-FFT）的并行突发扩频信号捕获算法。该算法利用导频信息以及多路并行处理实现对多普勒频移和码相位的快速捕获，大幅降低突发信号的捕获时间。通过对捕获算法的数学模型和捕获损耗进行详细分析，并对FFT进行补零以降低捕获系统的扇贝损失，本文最后设计了一种基于恒虚警率和指定检测概率的最短同步段的设计方案。仿真结果表明：虚警概率为10^-6下，捕获算法对信噪比为-31 dB的突发信号捕获概率达到99%，验证了设计方案的可行性。

摘要:针对星载路由设备的发展趋势，即交互速率提升、带宽增加以及设计轻量化，本文提出了一种基于改进轮询的星载高速交换算法的设计方案。该方案采用基于改进RR（Round Robin，轮询）调度算法和PBPW（Priority-based Bandwidth Privilege with Weighting，基于优先级并带权重的带宽特权）算法相结合的二级队列调度算法。在第一级调度中，引入优先级轮询调度，确保高优先级的数据帧能够优先转发，同时开放了缓存共享机制，一定程度上避免了拥塞和资源的浪费；在第二级调度中，为每条链路分配了阈值，从而避免了某些链路因“饥饿”而无法得到服务，同时防止了其他链路的拥塞问题。与传统的基于FIFO（First In First Out，先进先出）的简单队列调度算法相比，这种改进的轮询调度机制显著提高了星载路由器的转发速率，并降低了转发时延。此外，通过轮询方式实现了对高优先级数据帧的优先转发，进一步优化了路由器的性能。

摘要:传统的GNSS（全球导航卫星定位系统）定姿算法主要基于对天线相对基线的精确测量。该算法需要有接收机提取的天线间的载波相位差分量，其中两天线的连线需与载体的运动方向重合。对于自旋稳定载体，其接收机多为四天线架构，且天线安装方式一般为围绕载体截面圆周均匀分布，与传统的测姿算法所需条件不符。载体自旋时，由于安装位置的差异，天线将产生不同的滚转速度矢量，使得其差分矢量为滚转角速度的非平凡函数。本文通过取两相邻天线的ENU（东北天坐标系）速度差分量，可抵消两天线在滚转平面外的共有速度并解出滚转角速度。进一步，对于四天线GNSS接收机，基于其天线分布的几何特性可导出一对线性无关的差分滚转矢量，利用Kabsch（面向点云配准的算法）可求解出从ENU系至本体系的唯一旋转矩阵，进而解出载体完整的姿态信息。最后通过GNSS实物转台实验验证了算法可在载体滚转时使接收机保持连续定位且可较准确地计算出载体滚转速度与姿态信息。

摘要:通过构建相控阵天线角跟踪回路模型并进行仿真，用于辅助设计角跟踪回路中α-β滤波估计算法的参数以及整个回路的闭环周期、延迟时间。首先，介绍相控阵天线角跟踪系统的设备组成，并基于此构建角跟踪回路的仿真模型；其次通过阶跃信号测试角跟踪回路的动态响应性能，并基于此确定滤波估计算法参数以及跟踪回路的闭环周期、延迟时间；进一步采用等速/正弦信号模拟飞行目标的机动特性，对角跟踪回路的滞后误差进行仿真，验证设计参数是否满足系统的使用需求；最后，利用正弦信号模拟天线载体平台的扰动特性，通过环路滞后误差仿真验证角跟踪回路的抗扰性能，再通过对滤波估计算法进行简单改进，提高回路的抗扰性能。实验结果表明：通过对角跟踪回路的建模仿真，能够快速实现角跟踪回路中各环节的参数及算法设计，大幅减小了试错成本。

摘要:在地面测控设备执行精密测控任务的过程中，为了准确地跟踪角误差解调信号，需要对跟踪接收机进行相位修正和斜率修正，获取修正值的过程称为校相。确保和差接收通道的精确相位差校准是满足测角分系统对目标自跟踪要求的关键步骤。多模馈源跟踪系统传统的校相方式面临效率低下、易受标校设备故障及野外架设环境影响等挑战，这不仅限制了测控任务的顺利进行，还可能对目标跟踪精度造成不利影响。本文旨在通过对现有标校方法进行研究分析，对现有标校数据进行深度挖掘，引入数理统计的多次拟合分析方法进行移相值预测，从而在实战中有效提升测控设备的应急测控能力，确保任务执行的连续性和准确性。

摘要:当前，统一测控设备执行卫星管理任务的任务量日益增加，装备的日常停机维护和指标测试与日益增加的任务量之间产生矛盾，这对高效率的自动化测试方法提出更多需求。本文研究了基于轻量云的综合运管系统，分析了自动化测试系统的软硬件组成，将自动化测试软件布设于综合运管系统上，提高了软件运行的可靠性。还提出了高密度任务状态下自动化测试策略，优化了自动化测试流程，实现了对航天测控装备指标快速自动化测试的功能。通过系统有效全向辐射功率（EIRP）值的测试，测试效率得到了明显提高。

摘要:雷达导引头仿真系统在导引头精确打击目标的过程中起着重要的作用。随着仿真系统的复杂度不断提升以及数据处理需求的日益增长，传统的串行计算仿真技术已难以满足雷达导引头数字仿真系统对实时性的严格要求。针对现有雷达导引头仿真过程中耗时过长的问题，本文提出了一种全流程的数字化实时仿真方法。首先，将传统全流程仿真架构的核心部分——接收控制系统指令、接收回波仿真数据、SAR（Synthetic aperture Radar，合成孔径雷达）成像处理、成像结果上传与界面动态更新进行流水并行化。其次，利用OpenMP（开放式多处理）多核并行模型，对SAR成像算法主要步骤进行多核CPU（Central Processing Unit，中央处理器）并行处理。然后，引入高性能数学计算库FFTW3（西方最快傅里叶变换第3版）快速实现成像算法的傅里叶变换，加快SAR成像算法处理速度。最后仿真结果表明：该全流程的设计方法相较于传统的串行仿真，加速比达到100倍左右，同时加速前后的SAR图像相似度接近于1。在处理精度和效果一致的前提下，该方法能够完成雷达导引头系统的全流程实时仿真，具有较好的工程应用前景。

摘要:黄海海域浒苔每年的大规模爆发给海洋环境带来了严重危害，采用遥感技术对其进行监测是当前应对浒苔灾害的最有效预警方法。遥感影像中，浒苔多为离散小目标且形状不规则，传统解译算法存在解译精度与效率不高的问题。针对该问题，本文基于PSPNet（金字塔场景解析网络）网络，嵌入DAM（密集注意力模块）注意力机制模块增强网络对遥感影像中浒苔区域的关注度实现了高精度浒苔检测，然后采用DBSCAN（基于密度的带有噪声的应用空间聚类算法）聚类算法绘制浒苔区域轮廓，给出了浒苔解译结果。MODIS（中分辨率成像光谱仪）浒苔遥感影像的实验结果表明：PSPNet+DAM模型能够实现高精度和高效率的浒苔检测；DBSCAN聚类方法能快速地生成浒苔遥感影像解译图，两者的结合可为浒苔灾害的预警和处置提供技术支持。

摘要:随着遥感技术的进步，对遥感图像的高分辨率需求也愈发强烈。然而，由于光学器件的限制、传感器分辨率的不足以及卫星轨道高度等因素的影响，成像设备捕获的遥感图像往往不具有理想的分辨率，成像效果不尽人意，给研究人员对遥感图像的特征提取和分析带来了极大的困扰。为了解决该问题，本文使用模块化、可重构的系统架构，通过多行缓冲的流水线机制，基于FPGA硬件平台设计双边滤波、上采样、下采样等实时处理模块，并构造图像金字塔和拉普拉斯金字塔，通过逐层插值的方式，实现对图像的高分辨。整体系统的硬件设计基于Xilinx XC7A35T FPGA芯片实现，并根据其综合结果进行性能指标分析，系统的可移植性良好。该系统中，当图像处理模块工作时钟频率为180 MHz时，延时小于5 ms，可满足系统的实时性要求。

摘要:船只在海面上航行时，由于船只自身的运动、风力和海浪对船只运动的影响，船只的姿态是实时变化的，要在飞机上实时、准确测量出船只的姿态是很困难的。针对上述问题，设计了一种融合传统的模板匹配方法和深度学习方法的姿态估计方法，深度学习方法提高了姿态估计的准确性、鲁棒性和环境适应性，结合基于轮廓特征的模板匹配方法提高了姿态估计的实时性。首先采用目标船只的三维模型，渲染出船只的多姿态图像，通过实例分割算法建立船只姿态模板库。然后采集目标船只的可见光图像，通过目标检测、实例分割算法获得船只匹配图像，将船只匹配图像与船只姿态模板库中的图像进行匹配，匹配成功的船只姿态模板图像对应的姿态即为船只的姿态。通过仿真验证，三维姿态估计精度可达到1°。

摘要:随着无线通信技术的发展，人们对天线提出了高频、小型化、强定向性的要求，以支持未来更高的数据传输速率。由于毫米波芯片、多天线阵列中固有的通道幅度和相位差，使用过程中受温度特性、老化等因素影响，会产生附加幅度相位差。为消除通道间幅度相位差对波束控制的影响，本文提出一种基于平面波谱展开的近场校准算法。基于平面波谱理论构建待测阵列天线与探头之间的信号模型，通过该信号模型建立校准测量的虚拟信号，并将虚拟信号与实测信号作比较。通过遗传算法优化虚拟信号和实测信号的差别，当其达到最小值时，求解出毫米波阵列天线的初始激励。为验证该校准算法的有效性，文中对一个四单元的毫米波线阵进行了校准测量，其中探头扫描范围约为1/3阵列天线口径。所得幅度校准误差范围为±0.43 dB，相位校准误差范围为±4.6°，实现了高精度的校准。

摘要:本文通过计算流体力学数值仿真和实验，研究了花形仿生拓扑在相控阵天线液冷系统中的传热特性。相控阵天线共有1个矩形发射终端，4个L形接收终端和12个矩形接收终端，为此设计了三种不同散热能力的液冷板，并分别组成花形仿生拓扑阵面和传统的全并联拓扑阵面。研究结果表明：在相同热环境和运行条件下，花形仿生拓扑阵面传热特性全面优于传统的全并联拓扑阵面，花形仿生拓扑阵面温度均匀性更好，不仅TR组件壳温均匀性优于±3 ℃，所有终端之间的最大温差也下降了8%~15%，证明花形仿生拓扑阵面是一种传热效率更高的热控方案。

摘要:提出了一种工作在D频段的基片集成波导缝隙天线，信号从共面波导端口馈入，通过一段CPWG-SIW（Coplanar Waveguide - Substrate Integrated Waveguide，共面波导-基片集成波导）结构实现宽带低损耗的准TEM（横电磁）模和准TE10（横电10）模式转换，经过矩形窗耦合垂直过渡、传输和功率分配，最终在SIW（Substrate Integrated Waveguide，基片集成波导）缝隙天线阵列实现高增益辐射，这种结构可以实现天线辐射场与馈电端口的良好隔离。仿真结果显示，在120 GHz频点处实现了1×4阵列天线，主瓣宽度为24°（E面）和10°（H面），天线增益≥18.29 dBi，驻波比≤2.0，天线尺寸为18.73 mm× 5.83 mm×0.55 mm。