智能化航天测运控教育部重点实验室2024年度第二批开放课题指南

1

航天测控系统强电磁脉冲防护技术需求研究

1）研究目标：针对当前测控系统面临的安全威胁种类、方式和频次日益增多，而现有的电磁防护无法从整体系统级到设备端口级有效建立评估模型，本项目希望通过研究强电磁环境预测技术、系统级电磁防护设计技术、电磁防护效能预测评估技术，结合装备高功率微波环境效应数据，建立系统级电磁防护需求分析，为提升测控系统在复杂电磁环境下的干扰防护与自我生存能力，从而满足其向全天候、全天时、高可靠和高精度方向的发展提供技术支撑。

2）研究内容：

（1）系统级电磁防护评估表征要素建模研究；

（2）分级电磁防护指标量化技术研究；

（3）多域电磁防护评估拓扑网络研究。

3）技术指标：

（1）强电磁脉冲构建4种以上，包括HIRF、HEMP、HPM、LEMP；

（2）强电磁脉冲上升沿最少达2ns；

（3）分析的频率范围：10kHz-40GHz；

（4）电磁防护量化设计要素不少于4个；

（5）至少分析1种典型应用场景；

（6）研究域不少于4个、电磁拓扑网络不少于4层次，节点不少于15个。

4）成果形式：

（1）发表或录用论文不少于2篇，其中EI不少于1篇；

（2）提交研究报告1份；

（3）试验验证设计方案1套。

20万元

12个月

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2

基于区块链的巨型星座链路安全管控技术研究

1）研究目标：针对巨型星座网络的特定需求，开发一种基于区块链的安全管控技术。首先，在区块链技术的去中心化、高可靠性和可扩展性方面，探索适应巨型星座网络分布式管理架构的解决方案。其次，针对卫星链路的不稳定性和节点的广泛分布，优化共识算法和消息传播机制，开发新型算法与机制以适应这些特性。最后，在系统仿真中评估区块链技术的安全高效性，通过综合测试与参数优化，确保系统在实际部署中的稳定运行。通过上述研究成果，建立一套完善的、专门针对巨型星座链路的区块链安全管控方法，以提高整体网络的安全性和稳定性。

2) 研究内容：

（1）基于区块链的分布式卫星网络安全管控架构设计；

（2）面向巨型星座的高性能共识算法与消息传播机制研究；

（3）系统仿真、综合测试与参数优化研究。

3）技术指标：

（1）支持DoS，DDoS，Probe，U2R，BFA等不少于5种的恶意攻击检测；

（2）可以支持巨型星座的卫星数量不低1000颗；

（3）与区块链PBFT共识算法相比，所设计的高性能共识算法的共识时延降低20%以上；

（4）可以容忍失效/恶意节点的比例不低于30%。

4）研究成果：

（1）提交研究报告1份；

（2）提交算法模型1套；

（3）发表或录用论文不少于2篇，其中SCI不少于1篇；

（4）申请发明专利不少于1项。

20万元

12个月

公开发布

3

航天测控通信智能抗干扰技术研究

1）研究目标：在融入无线网络控制技术构建航天测控通信一体化系统框架的基础上，重点突破单测控站场景下的多域协同智能抗干扰测控通信一体化策略和基于多智能体协作的抗干扰测控通信一体化策略这两项关键技术，并通过搭建仿真验证系统对各种策略的有效性和获得的性能进行评估，为提升航天测控通信系统在复杂电磁环境下的干扰防护与自我生存能力，从而为其向全天候、全天时、高可靠和高精度方向的发展提供技术支撑。

2）研究内容：

（1）融入无线网络控制技术的航天测控通信一体化系统框架构建；

（2）单测控站场景下的多域协同智能抗干扰测控通信一体化策略；

（3）基于多智能体协作的抗干扰测控通信一体化策略；

（4）航天智能抗干扰测控通信一体化策略验证与性能仿真。

3）技术指标：

（1）能够抑制干扰的种类：≥3类；

（2）抗干扰算法：≥3种；

（3）抗干扰性能提升：≥25 dB。

4）成果形式：

（1）发表或录用论文不少于2篇，其中SCI不少于1篇；

（2）申请发明专利1项；

（3）提交研究报告1篇；

（4）算法模型软件1套。

30万元

12个月

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4

大规模复杂异构星群智能任务规划技术研究

1）研究目标：研究大规模复杂异构卫星任务规划问题统一化建模、侦察星群动态编组与智能任务分配、面向高并发任务的多星任务协同智能规划和星地一体的多星多站数传任务智能预测与规划等一系列关键技术，为大规模星群任务规划提供理论基础，为管好、用好、建好我大规模星群，最大限度发挥大规模星群军事、经济及社会效益提供关键技术支撑。

2）研究内容：

（1）大规模复杂异构卫星任务规划问题统一化建模；

（2）侦察星群动态编组与智能任务分配；

（3）面向高并发任务的多星多载荷任务协同智能规划；

（4）星地一体的多星多站数传任务智能预测与规划。

3）技术指标：

（1）支持的卫星类型：≥3种，包括光学卫星、SAR卫星、电子侦察卫星等；

（2）支持的卫星数量：≥100；

（3）支持的任务数量：≥8000；

（4）支持的任务规划算法框架类型：≥3，包括集中式、问答式（双层规划）、完全分布式等；

（5）支持的算法类型：≥4，包括启发式规则算法、元启发式算法、机器学习算法、混合算法等；

（6）单星任务规划时间：≤15秒；

（7）多星（30颗以内）任务规划时间：≤60秒；

（8）多星（100颗以内）任务规划时间：≤6分钟。

4）成果形式：

（1）发表或录用论文不少于2篇，其中SCI不少于1篇；

（2）申请发明专利1项；

（3）提交研究报告1份；

（4）提交卫星任务规划算法包1份。

30万元

12个月

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5

面向卫星智能控制的星座构型长期演化预测方法研究

1）研究目标：针对当前卫星星座在轨构型表征能力弱、预测模型不足的问题，开展面向卫星智能控制的星座构型长期演化预测方法研究，突破星座在轨构型状态实时表征、构型状态长时演化预测、多目标融合的控制决策优化等关键技术，搭建星座构型预测与动态调控仿真平台，支撑星座“高覆盖性、长时服役”的关键需求。

2）研究内容：

（1）基于遥测参数的星座在轨构型状态实时表征；

（2）复杂多源扰动的星座构型状态非确定性预测；

（3）星座覆盖性与服役寿命融合的单星控制优化。

3）技术指标：

（1）预测时长不少于30天；

（2）构型状态表征涵盖的参数维度不少于6类；

（3）构型状态预测精度相比常见算法提升不少于3%，置信度

优于95%；

（4）考虑空间摄动因素不少于2类；

4）成果形式：

（1）演示验证算法模型1套；

（2）提交专题研究报告2份；

（3）发表或录用论文不少于2篇，其中EI不少于1篇；

（4）申请发明专利2项。

20万元

12个月

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6

空间碎片异常监测与风险评估研究

1）研究目标：将人工智能技术应用于空间碎片管理领域，开展空间碎片异常检测与风险评估关键技术研究，提出空间碎片轨道预测、异常感知与检测、风险评估的新算法及模型，为空间碎片监测感知、态势分析及太空交通突发事件提供技术支撑。

2）研究内容：

（1）空间碎片轨道预测方法研究；

（2）空间碎片异常检测方法研究；

（3）空间碎片风险评估模型构建。

3）技术指标：

（1）提出基于单星、双星的空间碎片轨道预测模型≥4种；

（2）7天轨道预报精度改进量≥70%，均方误差（MSE）≤60%；

（3）空间碎片轨道异常检测模型≥2种；

（4）空间碎片风险评估模型≥1种，评估指标≥4个；

（5）支持空间碎片编目数量≥32000个。

4）成果形式：

（1）完成课题研究报告1份；

（2）算法模型1份；

（3）发表或录用论文不少于2篇，其中SCI不少于1篇；

（4）申请发明专利1项。

30万元

12个月

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7

航天器智能碰撞预警技术研究

1）研究目标：针对航天器碰撞预警能力不足的问题，研发基于分层融合的轨道预测技术，建立航天器碰撞风险评估模型，提升我国对航天器碰撞预警的技术水平。

2）研究内容：

（1）基于深度学习航天器轨道预测技术研究；

（2）航天器碰撞风险要素识别技术研究；

（3）航天器碰撞风险模型研究。

3）技术指标：

（1）航天器碰撞可预测最大时间达10天；

（2）轨道预测的空间误差精度达到百米级；

（3）同轨道模拟样本卫星数量不少于100个；

（4）预警信号至少在碰撞前90分钟内发出。

4）成果形式：

（1）设计航天器智能碰撞预警算法模型1套；

（2）研究报告1份；

（3）发表或录用论文不少于2篇，其中EI不少于1篇。

20万元

12个月

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8

多传感器多测元数据智能融合处理技术研究

1）研究目标：针对航天发射测控目标高精度跟踪测量与定位的现实需求，开展多元异构传感器航迹关联、测元检择、状态估计、多源数据处理等关键技术研究，形成一套精度高、稳健性强且计算简单的融合处理算法，显著提升重点目标定位精度，为提升航天发射试验任务实时处理及事后数据分析提供技术支撑。

2）研究内容：

（1）多元数据关联与匹配技术；

（2）基于弹道参数的数据检择与系统误差估计；

（3）面向目标的运动状态模型实现；

（4）面向弹道的实时数据融合滤波估计。

3）技术指标：

（1）同时接入光学、雷达等设备不少于30节点；

（2）处理重点目标不少于100个；

（3）融合定位精度比单套雷达定位精度提升不少于20%。

4）成果形式：

（1）多元数据融合处理算法模型1套；

（2）研究报告1份；

（3）发表或录用论文不少于2篇，其中EI不少于1篇。

20万元

12个月

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9

低成本毫米波单脉冲测控通信阵列天线研究

1）研究目标：针对航天测控通信系统在远距离探测与灵活测控服务等方面的需求，研究高性能、低成本的圆极化毫米波单脉冲测控通信阵列天线，旨在通过提升天线性能增强单脉冲测控系统的跟踪测量精度、传输速率、作用距离和抗干扰能力，从而满足现代航天测控通信系统的高标准要求。

2）研究内容：

（1）高性能圆极化辐射单元研究；

（2）高性能和差波束比较器网络研究；

（3）低成本全金属三维打印结构工艺协同化技术。

3）技术指标：

（1）工作频段：27.5-30.0 GHz；

（2）极化要求：圆极化；

（3）波束要求：和波束、水平差波束、俯仰差波束；

（4）带内圆极化轴比：≤0.5 dB；

（5）和差波束零深：≤-22 dB；

（6）圆极化阵列增益：≥31 dBic；

（7）阵列天线效率：≥65%；

（8）阵列天线剖面高度：≤10 cm。

4）成果形式：

（1）天线样机1套；

（2）提交研究报告1份；

（3）申请发明专利1项；

（4）发表或录用论文不少于2篇，其中SCI不少于1篇。

30万元

12个月

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