中国空间科学技术

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遥感图像云检测方法综述

刘子力, 杨家俊, 王文静, 史振威

中国空间科学技术 2023, 43 (1): 1-17. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0001

摘要（1059）

PDF（pc）（3043KB）（1753）

光学遥感图像中云层会对地面信息进行不同程度的遮挡，造成了地表观测信息的模糊和缺失，极大地影响遥感图像的成像质量。因此，对遥感图像中云层覆盖的检测和评估是进一步分析和利用遥感图像信息的基础和关键。通过充分的调研和对比总结，梳理了20世纪90年代以来，国内外基于遥感图像的云检测方法的发展趋势和代表性工作。将基于遥感图像的云检测方法分为三类：基于光谱阈值的方法、基于经典机器学习的方法以及基于深度学习的方法。总结了当前国内外云检测公开数据集，并对比了部分代表性工作的云检测精度。此外，简要梳理了与云检测相关的云雾（霾）检测、云雪检测、云阴影检测以及云去除等方法。对当前云检测相关工作中存在的问题和未来的发展趋势进行了分析和展望。

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航天测绘发展现状与展望

杨元喜, 王建荣, 楼良盛, 孙中苗, 肖云, 缪毓喆

中国空间科学技术 2022, 42 (3): 1-9. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0031

摘要（887）

PDF（pc）（918KB）（880）

航天测绘是全球基础测绘的主要手段，包括卫星地形测量、卫星重力测量、卫星磁力测量、卫星测高、卫星海洋测量等。航天测绘工程的发展经历了“返回型测绘卫星”工程、“传输型测绘卫星”工程和部分“集成型测绘卫星”工程。首先梳理了国际卫星测量的发展历史和现状，阐述了我国航天测绘各个阶段所发挥的作用，并分析了存在的问题，最后对航天测绘的未来发展提出了思路。

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空间机器人操作：一种多任务学习视角

李林峰, 解永春

中国空间科学技术 2022, 42 (3): 10-24. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0032

摘要（735）

PDF（pc）（3443KB）（523）

利用空间机器人辅助、代替航天员完成在轨服务操作是近年的技术发展趋势。基于学习的空间机器人操作以深度神经网络为控制器载体，对非结构化太空环境适应能力强，在高轨、地外、深空等场景具有良好应用前景。目前，无论是空间机器人操作，还是地面机器人操作，多数研究只关注单一任务学习问题。立足一种多任务学习新视角，针对空间机器人操作面临的多任务适应性要求高、精细化要求高、不确定性强问题，首先分析了在轨服务的多样化任务需求。其次，全面综述了机器人操作多任务学习算法与应用相关工作，分析了开展空间机器人操作多任务学习的难点挑战，给出了关键技术发展建议。相关关键技术的突破将有助于提升空间机器人系统的自主性、鲁棒性，进而助力中国在轨服务技术向无人全自主方向推进。

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基于TLE的Starlink星座第一阶段部署情况分析

薛文, 胡敏, 阮永井, 云朝明, 孙天宇

中国空间科学技术 2022, 42 (5): 24-33. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0064

摘要（563）

PDF（pc）（7069KB）（575）

近年来，随着卫星技术的快速发展和低轨（low earth orbit，LEO）卫星宽带互联网建设需求的不断增加，低轨大规模星座发展日新月异。针对Starlink星座初始化部署问题，首先论述了“星链”（Starlink）星座现状，分析在轨卫星高度变化。然后利用公开的两行轨道根数（two-line element，TLE），从卫星发射入轨、轨道面分布两个方面，简要分析了Starlink星座的部署情况，给出升交点的变化规律；同时仿真分析了Starlink星座对地面的覆盖性能。最后，给出星座轨道面和相位分布、故障卫星处置以及可见卫星数量。所分析的结果以期为中国未来部署大规模LEO星座的建设提供借鉴。

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太阳系内行星探测活动进展与展望

杨孟飞, 郑燕红, 倪彦硕, 黄晓峰, 张正峰, 邢卓异

中国空间科学技术 2023, 43 (5): 1-12. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0063

摘要（525）

PDF（pc）（10199KB）（697）

行星探测是人类认识宇宙的重要手段，随着航天技术的不断发展，主要航天国家先后实施了百余次太阳系内行星探测活动，实现了太阳系内行星的飞越、环绕、着陆、巡视及采样返回。结合已实施的系内行星探测活动和将要开展的系内行星探测任务，分析了行星探测任务的特点，总结了行星探测的主要科学问题及主要发现，展望了系内行星探测的发展趋势，并结合我国行星探测近期发展规划，提出了中长期发展路线设想与引领任务建议，可为我国行星探测任务规划提供支持。

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空间电推进的推力测量方法研究现状

张潞鹏, 杨鑫, 苌磊, 徐倩, 周海山, 罗广南

中国空间科学技术 2022, 42 (3): 25-38. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0033

摘要（516）

PDF（pc）（8286KB）（839）

在空间电推进的研发和规划中，推力的精确测量具有非常重要的意义。近年来，随着电推进复杂程度和任务难度的不断增加，对其推力性能评价技术及方法提出了更高的要求。针对该需求，介绍了当前空间电推进的推力测量方法及其工作原理、技术特点和应用案例。测力方式主要有直接测量和间接测量，其中直接测量主要包括天平式、扭转式、摆式，间接测量主要包括靶式和悬臂梁式。通过对比分析各种测力方式之间的区别和优缺点，为开发者的测力系统设计提供了相应的参考。对测力过程中的系统设计、系统标定、系统响应、系统响应的测量以及计算推力五个环节中可能出现的各种关键问题分别进行了详细阐述，并提出针对性的改进方法，同时结合空间电推进领域的发展趋势及其对推力测量的需求,为未来的研究给出了针对性的建议。

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航天器构型重构技术研究进展与展望

彭祺擘, 武新峰, 王北超, 李爽

中国空间科学技术 2023, 43 (2): 16-31. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0017

摘要（503）

PDF（pc）（6523KB）（652）

航天器构型重构技术是航天器在轨服务等重大空间任务必须突破的关键技术之一，将对新一代航天器系统的设计与研发产生深远影响。首先，给出了航天器构型重构的内涵及分类；其次基于主结构变构型等多种典型技术，对构型重构技术的研究现状进行了系统的总结和探讨；随后基于标准化模块设计等方法，给出了航天器构型重构技术体系；接着从支持航天器故障排除等方面出发，对构型重构技术的应用前景进行了归纳；最后，总结了构型重构技术的总体研究进展，并对其未来发展进行了展望。

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空间在轨增材制造技术的研究进展与展望

刘洁, 时云, 崔宇涛, 侯娟, 张恺, 黄爱军

中国空间科学技术 2022, 42 (6): 23-34. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0080

摘要（445）

PDF（pc）（5450KB）（501）

空间在轨增材制造（in-space additive manufacturing，ISAM）技术是一种“空间3D”打印技术，在在轨制造和空间基地建造方面具有很好的应用前景。首先概述了空间在轨增材制造技术的主要内涵，进而全面梳理了国际上空间在轨增材制造技术的研究进展。结合空间站、在轨航天器的需求，重点分析了空间在轨增材制造关键技术对其原材料、技术手段以及设备的要求，在此基础上梳理了空间在轨增材制造技术现阶段面临的挑战。综合表明，特殊的空间环境（微重力、高真空等）都在紧密限制着空间在轨原材料、设备以及技术的选用。最后，基于当前空间在轨制造技术的发展现状、需求以及可能的实现途径，为中国空间在轨增材制造技术的未来发展指明了新的方向。

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月球资源开发利用的进展与展望

杨孟飞, 邹志刚, 汪卫华, 姚伟, 王庆功

中国空间科学技术 2024, 44 (1): 1-10. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0001

摘要（430）

PDF（pc）（4467KB）（554）

中国探月工程“绕、落、回”三步走圆满收官，后续将建立国际月球科研站，并进一步规划建立月球基地。月球探测任务由探测勘察进入到开发利用新阶段，月面资源的勘查、开发和利用是未来月球探测的重点任务。总结了月球资源开发利用方面的国内外重要进展，涉及月球资源勘探、水冰等挥发分分析、月球矿物冶炼与材料制备、月面建造与月壤3D打印等四个方面。同时，月球资源开发利用面临极端月面环境、独特月壤理化特性、全流程无人自主控制等重大挑战，为解决这些问题，提出了未来月球资源开发利用的重点任务和研究思路，可为后续科学研究和工程任务实施提供参考。

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太阳空间探测进展与展望

杨孟飞, 代树武, 王颖, 朱成林, 杨尚斌, 张也弛

中国空间科学技术 2022, 42 (5): 1-10. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0062

摘要（413）

PDF（pc）（2853KB）（403）

摘要：为了探索太阳空间探测活动的发展方向，在广泛调研太阳空间探测任务的基础上，综合考虑任务实施年代、轨道设计、探测要素、技术特点和成果影响力，选取了10个典型空间太阳探测器，对其科学目标、有效载荷、卫星平台特性和科学发现进行了分析，提炼总结了太阳空间探测的进展和发展趋势。总体而言，太阳探测器运行轨道逐步多样化，有效载荷探测要素更加丰富，探测精度、时空分辨率等显著提升，但仍存在大量问题待解决。在分析现阶段成果和待解决问题的基础上，提出了太阳空间探测的发展展望，指出了全方位、多要素探测是破解太阳物理和空间天气预报发展瓶颈的可行途径。

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大规模卫星星群域管控策略设计

李宁, 岳程斐, 郭海波, 邱实, 曹喜滨

中国空间科学技术 2023, 43 (1): 18-28. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0002

摘要（395）

PDF（pc）（6485KB）（484）

针对大规模卫星星群单节点管控带来的系统通联性差、地面资源依赖度高等问题，提出了分层管理、域内自治、动态维护的卫星星群分布式域管控策略。首先，设计了衡量卫星节点管控能力的静态指数及动态指数，并提出了多因素加权的星群簇首选择方法。其次，提出了通过逐层择优的方式进行域结构初始化的算法流程。最后，根据星群变化情形，提出了基于事件触发的动态时间片域管控方法，保证了大规模星群在全任务周期内能维持相对稳定的管控构型。仿真结果表明，所提出的域管控策略能够有效完成对目标星群的簇首选择、域初始化及动态维护过程，并保持域结构的稳定。实现了目标星群在空间中的域结构划分管理，使地面直接参与管理的卫星节点数目降至原管理模式的14％，有效解决了星群管控严重依赖地面资源的相关问题。

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嵌入式软件智能合成框架及关键科学问题

杨孟飞, 顾斌, 段振华, 金芝, 詹乃军, 董云卫, 田聪, 李戈, 董晓刚, 李晓锋

中国空间科学技术 0, (): 1-7. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0046

摘要（389）

PDF（pc）（2052KB）（297）

程序合成是提高软件开发效率和质量的有效途径,也是计算机科学重要的前沿方向之一。首先,概述了程序合成方法的国内外研究现状及其存在的问题。在此基础上,提出了软件知识产权 (intel lectual property ,IP )的概念和一种基于软件IP的嵌入式软件智能合成开发模式(IP-based embeddedsoftwareintel ligentsynthesis,IPESIS)及其框架。最后 ,阐述了IPESIS需要解决的关键科学问题和主要研究内容。IPESIS通过定义领域需求描述语言,在更高的抽象层次上对目标软件进行刻画,以软件IP为粒度缩小程序搜索空间,采用机器学习等人工智能技术自动合成程序,有望突破现有方法的局限,进而实现嵌入式软件开发从手工编程模式到软件IP研发和基于软件IP的智能合成模式的转变。

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高精度霍尔电推进技术的应用与发展研究

刘祺, 毛威, 胡鹏, 魏延明, 扈延林, 李永, 边炳秀, 刘旭辉

中国空间科学技术 2023, 43 (2): 1-15. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0016

摘要（348）

PDF（pc）（8062KB）（403）

在现代化全域通信导航的应用背景下，卫星平台所需具备的精确轨道预测与实时轨道控制能力对电推进系统的推力精度、分辨率等性能提出更高的要求，因此建设高精度的电推进系统具有非常重要的意义。通过对空间应用需求和电推进技术现状的分析，阐明了当前电推进技术的推力输出精度不足以支撑高精度连续导航、超低轨卫星实时阻力补偿以及高分辨率遥感卫星动中成像等空间任务的需求。在此基础上，以霍尔推进系统为研究对象，针对研制高精度推进系统的技术难点，从霍尔推力器技术、流量控制技术、电源及控制技术和试验验证技术四个方面阐述了国内外研究的现状，分析和探讨了关键技术的发展方向和研究思路，为高精度霍尔推进技术未来的重点研究和发展方向提出建议。

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柔性张拉薄膜可展开空间天线研究现状与发展趋势

周晓涛, 马小飞, 李欢笑

中国空间科学技术 2022, 42 (4): 77-91. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0055

摘要（315）

PDF（pc）（14136KB）（291）

柔性张拉薄膜可展开天线是将柔性电子、柔性薄膜材料、柔性结构和柔性展开技术融合创新的一种具有广泛应用前景的大型可展开空间天线，具有轻质、高展收比、高增益和波束灵活的特点，可有效满足遥感、通信、深空探测卫星的特殊需求。阐述了柔性张拉薄膜可展开天线的特点与研究现状；对空间薄膜天线研制的基础理论及综合测试方法进行了总结；结合具体工程问题，论述了大型可展开空间薄膜天线研制所需要解决的关键技术难题，并进一步分析了薄膜天线的技术发展趋势。

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碘工质射频离子推力器栅极系统束流特性仿真

张元哲, 韩先伟, 杨振宇, 鲁海峰, 谭畅

中国空间科学技术 2022, 42 (6): 115-124. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0090

摘要（312）

PDF（pc）（5836KB）（245）

为分析碘工质射频离子推力器束流特性，应用粒子云网格算法（PIC），对碘工质射频离子推力器栅极系统进行三维数值仿真。碘工质电离产物中除了大量存在的I⁺，还包含少量I₂⁺、I²⁺、I³⁺几种多价离子。对添加多价离子前后束流特性的仿真结果进行对比，得出该栅极系统离子空间分布、电势分布、离子相空间分布以及束流、束流发散角，并对变密度工况下束流大小进行统计。计算结果表明，程序能较好地模拟离子在栅极系统中的运动情况：添加多价离子后，等离子体悬浮电势有所上升，鞍点电势有所下降，但整体电势分布的变化幅度较小；添加多价离子后束流大小略有增加，束流发散角略有减小，通过理论分析可知仿真所得理论推力及理论比冲均有小幅度增加；放电室等离子体数密度增加到约2.4×10¹⁷m^-3时，该栅极系统达到了束流引出的极限，后续增大等离子体密度引出束流不增反降。模拟结果可以为碘工质射频离子推力器栅极系统的设计提供参考。

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空间太阳能电站微波能量反向波束控制技术

董士伟, 侯欣宾, 王薪

中国空间科学技术 2022, 42 (5): 91-102. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0070

摘要（311）

PDF（pc）（11662KB）（236）

微波能量传输设计与验证是中国空间太阳能电站发展各阶段的核心工作，微波能量反向波束控制则是微波能量传输的关键环节。目前的反向波束控制研究都基于微波能量发射阵列具有理想型面的前提，没有考虑空间环境中微波能量发射阵列结构模块发生位置和姿态偏差的实际情况。结合中国空间太阳能电站发展的4个阶段任务，分析了结构模块姿位偏差对整流阵列处功率密度和波束指向误差带来的影响。在已经验证的软件化微波能量反向波束控制基础上，结合结构模块姿位偏差校正，提出了基于相位补偿的反向波束控制技术，并对校正效果进行了仿真分析。基于相位补偿的反向波束控制技术对微波能量发射阵列结构模块姿位偏差的影响具有显著的校正能力。文章可以为微波能量传输系统的设计和研制提供指导。

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面向综合环境监测的星载SAR技术发展

邓云凯, 张衡, 范怀涛, 禹卫东, 王宇, 唐新明, 葛大庆, 徐丰, 刘国祥

中国空间科学技术 2023, 43 (2): 32-46. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0018

摘要（304）

PDF（pc）（20989KB）（315）

针对中国微波遥感对地观测在信息维度、反演精度、观测效率和体系架构等方面存在的问题，基于国家重点研发计划“星载新体制SAR综合环境监测技术”的研究内容与成果，探讨了面向综合环境监测的若干未来星载SAR技术发展。在超大幅宽成像方面，提出分段渐变重频时序设计方案和基于最优线性无偏估计的低过采样变重频数据处理算法，实现了跨盲区大幅宽星载SAR成像；在宽幅星载SAR高灵敏度成像方面，提出中频数字波束合成高效星上实时处理架构和加权因子快速生成算法，采用16通道机载飞行试验数据验证，图像信噪比提升约112dB；在多极化星载SAR成像方面，分别提出一种简缩极化分解算法及混合全极化方位模糊抑制方法，在P/L波段机载飞行试验中得到验证；在高精度干涉SAR技术方面，提出基于改进相位补偿方案的层析SAR处理方法，利用P波段全极化层析SAR数据验证，获得优于0.9m的森林高度反演精度；在综合环境监测星座架构设计方面，针对广域地表高程、地表形变、海浪谱能量、洋流速度和生物量应用，完成品质因数达100的高分宽幅SAR卫星方案，其观测效能和观测维度较目前在轨SAR卫星有大幅提升。

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多约束多星快响巡察任务规划方法

彭晨远, 张进, 严冰, 周洪喜, 罗亚中

中国空间科学技术 2022, 42 (3): 39-48. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0034

摘要（303）

PDF（pc）（4964KB）（308）

多星快响巡察任务是指多个目标卫星出现不明状况，巡察服务平台在短时间内进行轨道转移，携带多个子航天器对目标进行飞越巡察。对于该问题的任务规划，首先基于共面机动给出了平台调相策略并建立了满足光照和机动能力等约束的巡察窗口筛选计算模型；其次提出了一种贪婪搜索和多轮规划的方法，用于确定任务分配方案和巡察次序；最后在高精度轨道模型下验证了方法的有效性并将该方法与混合编码遗传算法进行了对比。在算例中，该方法的优化效果稍优于混合编码遗传算法，而且求解效率是后者的约227倍，表明贪婪搜索和多轮规划方法更适用该问题的高效求解。

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远距离大容量连续无线功率传输的机遇与挑战

李明, 董士伟, 石德乐

中国空间科学技术 2023, 43 (3): 1-13. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0033

摘要（294）

PDF（pc）（1058KB）（383）

远距离大容量连续无线功率传输是支撑空间太阳能开发利用和碳中和目标实现的未来可行路线之一。首先介绍了远距离连续大功率无线功率传输的应用需求和当前面临的发展机遇，针对具体应用提出了对该技术的具体需求；然后论述了国际范围内远距离连续大功率无线功率传输的最新研究进展。结合发展态势和应用需求，阐述了技术发展到目前所面临的挑战，并针对这些挑战提出了发展建议。

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星下点轨迹恒定的低轨星座构型设计方法

张雅声, 贾璐, 于金龙, 梁爽

中国空间科学技术 2023, 43 (3): 116-122. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0044

摘要（291）

PDF（pc）（5014KB）（350）

为探寻适用于低轨巨型星座的构型设计方法，提供了一种所有卫星共星下点轨迹，且该轨迹固定不变的低轨恒定轨迹星座构型解析设计方法。该构型用回归因子、卫星总数两个参数进行编码。首先，利用平均轨道根数思想，建立了地球非球形摄动带谐项阶数为J4条件下的回归轨道设计解析模型。其次，根据卫星与地球相对运动规律，确立了满足共星下点轨迹条件的解析式。最后，结合回归轨道设计与共星下点轨迹设计思想，建立低轨恒定轨迹星座构型设计模型。最终仿真结果表明，该构型设计方法符合所有卫星共星下点轨迹、且轨迹固定不变的设计预期，验证了本构型设计方法的有效性。本星座构型具有形式简易、构型易维持、覆盖范围广的特点，确保了空间系统与地面系统的方位一致性，极大程度降低了星地系统协同的复杂度。

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