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（1297）

PDF（pc）（3043KB）（2166）

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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近月空间星座轨道设计方法

陈诗雨, 倪彦硕, 彭兢

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 15-29. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0035

摘要（1473）

PDF（pc）（9757KB）（1574）

结合未来月球探测任务对中继通信及月面导航的需求，提出一种近月空间星座轨道构型设计方法。首先梳理了中继通信、月面导航、建设及维护成本三个方面的星座设计指标，并应用层次分析法确定了各项指标的权重，给出综合评价指标；充分考虑近月空间轨道资源，分析各类轨道的性质，初步筛选适合部署星座的轨道类型；提出一种近月空间星座建设路线，分三个阶段逐步实现全月的100%四重覆盖；依次设计三个阶段的星座构型，对每个阶段，比较不同的构型方案，选择综合评价指标最优的构型方案。基于上述方法得到了近月空间星座建设方案：第一阶段部署2颗椭圆冻结轨道卫星，可为月球南极极区提供全时对地中继通信；第二阶段部署6颗椭圆冻结轨道卫星、2颗近直线晕轨道卫星、1颗L2晕轨道卫星，可为月球南极极区提供全时导航定位，并为全月面提供全时对地通信；第三阶段部署4颗椭圆冻结轨道卫星、2颗近直线晕轨道卫星、1颗L1晕轨道卫星、3颗远距离逆行轨道卫星，可为全月提供全时导航定位。对全月任一点，该星座的几何精度衰减因子小于5的时间至少占72%，可长时间为全月面提供高精度导航定位。相较于现有文献，该近月空间星座设计方法考虑的轨道类型更丰富，星座性能指标更全面，且创新性地提出了分阶段的近月空间星座建设方案。

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地月空间基础设施体系架构与发展设想

杨孟飞, 彭兢, 李炯卉, 倪彦硕, 朱舜杰, 杜颖, 徐宝碧, 黄晓峰, 张正峰

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 1-14. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0034

摘要（1320）

PDF（pc）（7849KB）（1460）

建设地月空间基础设施，为人类在地月空间的活动提供基础性、通用性的通信、导航、监测等服务，既可满足中国后续月球探测国家重大工程任务需求，同时可以加速推进地月空间航天产业发展，对于推动中国科技强国、航天强国建设具有重大的战略意义。在阐明地月空间基础设施概念、分析研判国内外发展现状的基础上，紧密围绕重大工程和航天产业持续性发展需求，提出地月空间基础设施体系架构设想，明确系统服务、系统组成、“云-域-端”网络体系以及内部和用户接口体系。最后以分阶段逐步建成技术先进、布局合理的地月空间基础设施，提供自主开放、安全可靠、长期连续稳定运行的通用化服务为目标，提出发展展望和发展建议，为中国地月空间基础设施发展建设规划提供参考。

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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（588）

PDF（pc）（4467KB）（907）

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（577）

PDF（pc）（10199KB）（790）

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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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（555）

PDF（pc）（6523KB）（741）

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（573）

PDF（pc）（5450KB）（710）

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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空间目标天基光学定位方法综述

李瑶, 陈忻, 饶鹏

中国空间科学技术 2024, 44 (2): 1-15. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0017

摘要（360）

PDF（pc）（6075KB）（691）

近年来空间目标定位领域不断结合网络协同、多模融合等探测技术，发展迅速。其中，基于天基光学探测的定位方法以隐蔽性好、测量精度高的独特优势在民用和国防领域应用广泛。为了分析不同情景下适用于不同类型目标的定位方法，针对基于天基光学探测的空间小目标定位进行综述。首先介绍天基光学探测技术的发展、空间目标的分类和特点以及空间目标定位的概念。然后着重分析适用于空间“小、弱”目标的单星和多星定位方法，并对近年提出的异质传感器联合定位展开说明。最后，依据成像过程建立空间目标定位误差分析模型，分析定位精度的影响因素占比并根据现存问题做出总结和展望。

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多源遥感数据在战场环境智能态势感知的现状及展望

邵振峰, 党超亚, 张红萍, 吴长枝, 齐晓飞, 黄俊

中国空间科学技术 2024, 44 (1): 11-22. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0002

摘要（397）

PDF（pc）（4641KB）（634）

面对复杂战场环境信息的快速变化，及时全面准确地掌握复杂战场环境态势，是未来打赢信息化战争的前提条件。为了探索多源遥感数据对战场环境态势感知的发展方向，基于广泛调研战场环境态势感知的遥感需求，首先对战场环境态势智能感知的概念和内涵进行了阐述，然后对多源遥感数据的处理与战场态势感知应用现状进行概述，分析了遥感在战场态势智能感知面临的挑战，最后提炼总结了遥感在战场态势感知的进展和发展趋势。遥感为战场环境态势感知提供多种观测数据，遥感与人工智能算法结合可以为军事战场环境态势感知提供多种应用，为指挥人员决策提供数据支持，但仍然存在大量挑战需要解决。在分析现阶段成果和面临挑战的基础上，提出了遥感在战场环境智能态势感知的前瞻，指出了基于遥感的深度学习可解释性和智慧战场是遥感在战场智能态势感知发展所面临的困难。

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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（450）

PDF（pc）（6485KB）（573）

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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地月及深空探测先进电推进技术的发展

吴辰宸, 耿海, 王紫桐, 李得天

中国空间科学技术 2023, 43 (5): 13-23. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0064

摘要（332）

PDF（pc）（7207KB）（538）

聚焦地月及深空探测关键技术之一——空间电推进技术，介绍了空间电推进的技术内涵和中国电推进应用现状，从任务特点、电推配置、应用效益等维度剖析了国际上典型的基于电推进的地月及深空探测任务。瞄准中国深空探测领域未来发展需求，针对月球探测、小行星探测、载人火星探测、太阳系边际探测和地月空间科学探测5种典型场景，分别介绍了电推进优化应用策略，梳理了面向深空探测的先进电推进关键技术体系和发展重点。最后，按照“一中一超一微”的发展思路给出了空间电推进技术发展建议，为后续空间电推进在地月及深空探测领域实现更加广泛的应用提供参考。

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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（342）

PDF（pc）（1058KB）（535）

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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木星系科学探测研究与展望

邹昕, 彭兢, 缪远明

中国空间科学技术 2023, 43 (6): 1-10. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0078

摘要（369）

PDF（pc）（3340KB）（489）

为了更好地规划中国首次木星系科学探测任务，对国外历次木星系探测任务的发展状况进行了调研分析，包括7 次飞越探测、2 次环绕探测（伽利略号和朱诺号），归纳总结了木星系探测任务的科学目标、载荷配置及其探测成果情况，分析得到了木星系科学探测任务特点和启示。最后，在上述分析和待解决问题的基础上，提出了中国木星系科学探测任务的初步设想与发展展望。

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模拟月壤3D打印致密化成型研究

刘祎炜, 张弦, 王超, 宋坚, 陈雄, 姚伟

中国空间科学技术 2023, 43 (6): 66-73. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0085

摘要（244）

PDF（pc）（7898KB）（487）

月壤原位3D打印（增材制造）可实现月球基地的原位建造和关键部件的原位制造，大幅降低月球探测任务的成本和风险。搭建了选择性激光熔融模拟月壤实验系统，开展单轨成型实验，探索激光功率，扫描速度、首层粉末厚度对样品致密化的影响，同时测量了每条轨道的宽度和深度。研究结果表明，单轨宽度随着扫描速度的增高而下降，直至几乎不变。同一激光功率下，单轨深度随着首层粉末厚度增加而变深。单轨深度随着扫描速度的升高，先升高后下降。单条熔道密度可以达到2.5g/cm3，此时相对密度为86%。随着扫描速度增加，不同层厚单轨密度均稳定在1.7g/cm3。首层粉末厚度越薄时，单轨密度也是略高于其他层厚。这些数据将为原位建造技术提供重要支撑。

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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（410）

PDF（pc）（8062KB）（458）

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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地月空间天基时空基准的构建与传递

周会超, 郑晋军, 王海红, 毕少筠

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 51-59. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0038

摘要（375）

PDF（pc）（6434KB）（415）

地月空间正在逐渐成为人类太空探索活动的热点区域。高精度时间、空间基准的构建和传递是确保地月空间任务规划与实施的重要基础，既是地球时空基准的体系化拓展，也是提升地月空间时空信息保障水平的重要手段。随着GNSS系统的发展和稳定服务，地球区域时空基准设施相对完备。月球区域的导航系统与地球类似，国内外也提出了多种方案，但地月空间还包括地球、月球区域以外的区域，其时空基准实施的构建需要充分考虑空域大、动力学特殊等因素，在高效益实现时空信息服务的同时，将地球和月球的时空基准进行有机衔接。立足当前发展需求，开展了地月空间时空基准架构的设计，并针对地球、月球区域之外地月区域特点，研究并提出基于地月平动点的天基时空基准构建、溯源和传递方案，可支持实现地月空间时空基准信息服务，为地月空间时空基准的一体化构建与发展提供参考。

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月面通信导航基础设施总体架构与关键技术研究

李炯卉, 王孖杰, 白帆, 顾征, 辛鹏飞, 贾敏, 赵洪博, 彭兢

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 30-42. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0036

摘要（370）

PDF（pc）（6199KB）（412）

月面通信导航基础设施是地月空间基础设施体系中重要的组成部分，为月面局部热点区域用户提供更加便捷的通信网络服务，同时可与近月导航星座相配合提供月面区域定位导航基准和一定的定位导航授时能力。面向当前重大工程和未来大规模月面活动的中长期战略发展，在分析总结国内外发展趋势的基础上，提出月面通信导航基础设施总体架构，包括月面通信导航网络架构以及月面与空间接口。在此基础上，分析了月面频率规划、电波模型、网络接入、高速传输、定位导航等核心问题的解决途径。最后，提出分步建设建议和技术发展路线图，为未来月球探测任务通信与导航系统规划和建设提供参考。

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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（358）

PDF（pc）（5014KB）（407）

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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宏微空间机械臂运动控制方法综述

尹旺, 王翔, 王为, 刘冬雨

中国空间科学技术 2023, 43 (4): 13-23. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0049

摘要（268）

PDF（pc）（5711KB）（405）

由于单一的机械臂不能满足日益增长的空间任务需求，为了提升机械臂的综合性能如快速响应、高精度和大负载，世界各航天大国开展了宏微机械臂的研制工作。综述了国际空间站和中国空间站上宏微机械臂的发展现状，分别从分时独立控制和协调控制两种操作模式下对宏微机械臂系统的运动控制进行了归纳总结。当宏微机械臂采用分时独立的控制模式时，可将其等效为柔性基座机械臂，并从反作用最优控制、主动阻尼控制和末端轨迹跟踪控制三方面对柔性基座机械臂的控制算法进行了分析研究，为中国空间组合机械臂的在轨操作提供了借鉴意义。最后，对空间宏微机械臂的动力学建模和运动控制进行了展望。

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空间引力波探测惯性传感器关键技术与进展

吴树范, 张倩云, 刘梅林, 沈强

中国空间科学技术 2023, 43 (4): 1-12. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0048

摘要（310）

PDF（pc）（6507KB）（383）

空间引力波探测任务中的核心科学载荷之一是惯性传感器，旨在探测极其微弱的空间引力波的波纹变化。首先介绍了空间惯性传感器的探测机理和工作原理；然后从电容位移传感、静电反馈控制、地面评价3个方面介绍了惯性传感器设计的关键技术；并且对国内外惯性传感器的发展研究现状进行了梳理，可以看到惯性传感器关键指标为残余加速度噪声，国外在该指标上达到3×10^-15m/(s²·Hz^1/2)，国内与国外存在着3个量级的差距，因此开展高精度空间惯性传感器研究与设计具有重大战略意义和科学意义，是中国有望赶超世界科技前沿或领跑世界科技研究的重要方向之一。面向中国未来空间引力波探测任务中的惯性传感器需求，可以聚焦于惯性传感器控制体制策略、交流执行机参数优化、多自由度解耦控制技术、低噪声技术这四个方面的研究。

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