[科普中國(guó)]-航空電視

目的

監(jiān)視航天器工作狀況、

監(jiān)視航天員活動(dòng)情況、

觀測(cè)地球、

探測(cè)深空

發(fā)射信息/信號(hào)

通信交流

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優(yōu)點(diǎn)監(jiān)視航天器工作的電視設(shè)備向地面接收站傳送活動(dòng)的電視圖像，其工作原理與廣播電視設(shè)備相似，但它在航天器外部使用時(shí)要能經(jīng)受惡劣的高低溫條件，能在低亮度下工作，并直視太陽(yáng)而不致?lián)p壞。

能為航天員營(yíng)造家的感覺(jué)。其中色彩、光線、降低噪音等都做了人性化的環(huán)境布置；航天員可在空間實(shí)驗(yàn)室收到地面電視信號(hào)，能跟家人進(jìn)行天地通話和私人通信。3

歷史觀測(cè)地球的電視設(shè)備早期采用光電傳真的原理，即先用照相底片拍照，然后用光電變換器件掃描底片獲得圖像的電信號(hào)，再把電信號(hào)發(fā)回地球。這種方法的缺點(diǎn)是衛(wèi)星攜帶的膠卷數(shù)量有限,不能長(zhǎng)期工作,可靠性差，觀察不及時(shí)。

現(xiàn)代在衛(wèi)星上裝設(shè)電視攝像機(jī)，把攝取的圖像變換為數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，并在衛(wèi)星飛到地面接收站上空時(shí)發(fā)回地球，或通過(guò)中繼衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到地面接收站。接收站將收到的圖像信息或者送給計(jì)算中心加以處理，從中獲取有用的信息；或者送給具有高分辨率的激光圖像重顯儀等設(shè)備，將圖像數(shù)據(jù)還原為照片備用?？臻g探測(cè)器的電視設(shè)備利用攝像機(jī)攝取星球和空間圖像，并將圖像信號(hào)發(fā)回地球。這種電視設(shè)備能經(jīng)受行星上和行星際空間的惡劣環(huán)境條件，在無(wú)人照看的情況下長(zhǎng)期可靠地工作。

信息獲取信息處理行星際空間距地球十分遙遠(yuǎn)，地球上收到的圖像信號(hào)極其微弱，因此需要采取例如糾錯(cuò)編碼和圖像積累等特殊技術(shù)，以便獲取清晰的圖像。

應(yīng)用基于人眼視覺(jué)系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)范圍實(shí)時(shí)渲染技術(shù)處理交會(huì)對(duì)接仿真場(chǎng)景， 可以為航天員手控交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練提供高逼真度的電視圖像.，結(jié)合交會(huì)對(duì)接電視圖像的特點(diǎn),，《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》2015年 第2期分析交會(huì)對(duì)接航天員訓(xùn)練電視圖像高動(dòng)態(tài)范圍實(shí)時(shí)渲染的關(guān)鍵技術(shù)； 根據(jù)兩航天器相對(duì)距離，將交會(huì)對(duì)接過(guò)程分為遠(yuǎn)、中和近3 個(gè)距離段， 采用S-curve 算法、自適應(yīng)對(duì)數(shù)算法和Reinhard 算法分別對(duì)每個(gè)距離段進(jìn)行調(diào)和映射處理； 改進(jìn)了自適應(yīng)對(duì)數(shù)算法和Reinhard 算法,，并基于GPU 處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)仿真電視圖像的實(shí)時(shí)顯示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，采用基于距離變化調(diào)整調(diào)和映射算法的方法處理交會(huì)對(duì)接仿真電視圖像可以高逼真地模擬實(shí)錄視頻場(chǎng)景,，為航天員手控交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練提供了視景支持。4

就近地空間復(fù)雜光環(huán)境下電視攝像機(jī)曝光成像特性和人的視覺(jué)成像感知特性，提出了一種基于GPU延遲著色模式下的空間圖像浮點(diǎn)紋理著色、光飽和特效、調(diào)光和高動(dòng)態(tài)映射顯示的電視圖像實(shí)時(shí)渲染方法。采用浮點(diǎn)紋理、高斯模糊等方法實(shí)現(xiàn)了逼真源成像和特效渲染；基于降采樣的圖像平均亮度統(tǒng)計(jì)，采用光源亮度和像素亮度兩種調(diào)節(jié)模式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)光仿真，應(yīng)用色調(diào)映射實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)圖像的視覺(jué)感知高動(dòng)態(tài)渲染顯示。經(jīng)工程驗(yàn)證，仿真圖像與實(shí)飛圖像一致，可以滿足航天員訓(xùn)練，具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。5

信息獲取設(shè)備（參數(shù)舉例）航天電視因使用目的的不同，參數(shù)變化較大，普適參數(shù)較少。

以美航空和航天局(NASA)伽利略(Galileo)木星軌道宇宙飛船制作的慢掃描電視攝象機(jī)為例，進(jìn)行參數(shù)分析：

1.一個(gè)1500毫米焦距的望遠(yuǎn)鏡

2.一個(gè)攝象機(jī)頭

3.機(jī)頭裝有一個(gè)新研制的800×800像元的虛相CCD探測(cè)器（其靈敏度要比與之相匹敵的光導(dǎo)攝象管高100倍,且分辨率、線性度、幾何精度和光譜響應(yīng)范圍更佳）

4.選擇目標(biāo)的視界內(nèi),分辨率高達(dá)20米

5.返回的圖象提供了木星四大伽利略衛(wèi)星大部分表面高分辨率(約1公里)的測(cè)繪有效區(qū)（飛船將對(duì)木星的大氣結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)、雷電和極光等微光現(xiàn)象和木星環(huán)進(jìn)行研究）

設(shè)備要求航天電視設(shè)備要求體積和重量小，功耗低，能經(jīng)受火箭發(fā)射、級(jí)間分離的振動(dòng)和沖擊、真空環(huán)境下溫度的劇烈變化以及空間粒子的輻射、基本抗撞擊性、抗干擾能力。

連接的系統(tǒng)航天測(cè)控網(wǎng)實(shí)況電視系統(tǒng)主要承擔(dān)航天器、航天電視發(fā)射任務(wù)時(shí)圖像信息攝取、傳輸、處理和記錄任務(wù)，是航天測(cè)控網(wǎng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)主要信息來(lái)源之一，2008年使用的是模擬電視體制。隨著電視技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)由模擬體制過(guò)度到數(shù)字體制。數(shù)字標(biāo)清電視系統(tǒng)它與現(xiàn)有模擬標(biāo)清電視系統(tǒng)可以很好的兼容,可有效保護(hù)現(xiàn)有投資；,數(shù)字標(biāo)清電視系統(tǒng)可選設(shè)備多、技術(shù)成熟,有相關(guān)設(shè)備和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)標(biāo)清實(shí)況電視系統(tǒng)不僅可節(jié)約投資,而且建設(shè)質(zhì)量可以保證。1

航天局情報(bào)檢索系統(tǒng)是對(duì)情報(bào)資料進(jìn)行收集、編輯、管理和檢索的系統(tǒng)?，F(xiàn)代情報(bào)檢索系統(tǒng)是由電子計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備等組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，可進(jìn)行情報(bào)資料的收集、標(biāo)引、分析、組織、存儲(chǔ)、檢索和傳播等工作。計(jì)算機(jī)情報(bào)檢索可分為數(shù)據(jù)檢索、文獻(xiàn)檢索、圖譜檢索、事件檢索等類(lèi)型。

“3D-NLS”非線性分析系統(tǒng)是融合光譜共振分析、量子共振分析及音頻共振分析的核磁共振細(xì)胞能量比對(duì)健康評(píng)量系統(tǒng)。此系統(tǒng)乃是以諾貝爾獎(jiǎng)“核磁共振”的?-理論為基礎(chǔ)所研發(fā)出來(lái)的。

作業(yè)程序
一、測(cè)量后能夠反映出相關(guān)熵能量位階。
二、將所得的結(jié)果轉(zhuǎn)換成矩形頻率分布圖（范圍由1.8到8.2Hz）。
三、在計(jì)算機(jī)屏幕上以圖像顯示。
四、檢測(cè)完成后，測(cè)量值可以?xún)?chǔ)存于內(nèi)存中，便于后續(xù)分析與比對(duì)。
非線性分析系統(tǒng)3D-NLS如同探聽(tīng)身體之音，而預(yù)防隱患之疾病。現(xiàn)有的診斷方式如抽血、照胃、照X光等侵入性健檢，不但具副作用，還會(huì)讓人產(chǎn)生高度焦慮。只需三十分鐘“3D-NLS共振細(xì)胞能量比對(duì)健康評(píng)量系統(tǒng)”能簡(jiǎn)單又有效地掌握我們的身體狀況、病情走勢(shì)、與健康走向。
當(dāng)航天員在身處外層空間時(shí)，地面控管人員是可以透過(guò)“音”來(lái)得知他的健康狀況是如何的。前蘇聯(lián)政府曾以它作為航天員身處太空時(shí)，身體功能檢測(cè)的儀器，已被科學(xué)家把它普及到一般民眾的皆有機(jī)會(huì)享受的健康檢查，讓一般人也可以享受這項(xiàng)尖端科技，隨時(shí)掌握自己的健康狀況。6

民用延伸航天數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)2005年，航天通信專(zhuān)網(wǎng)有線數(shù)字電視平臺(tái)已經(jīng)搭建完畢，2005年底前，航天京區(qū)系統(tǒng)所屬部分地區(qū)的職工家屬將成為北京市第一批享受到數(shù)字電視服務(wù)的用戶(hù)。數(shù)字電視的優(yōu)越性不僅僅體現(xiàn)在電視節(jié)目的數(shù)字化、多樣化和傳輸質(zhì)量的提高，同時(shí)，用戶(hù)也由原來(lái)的被動(dòng)接收轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢l件下的自主選擇。

研制在充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)上，按照“共同投資、共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)、共同受益”的原則，航天通信中心、二院、三院聯(lián)合開(kāi)展了航天數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程。這種聯(lián)合建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的方式，不但擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，降低了建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本，避免了重復(fù)建設(shè)，發(fā)揮了各自?xún)?yōu)勢(shì)，而且有效地加快了京區(qū)航天電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化進(jìn)程。2

現(xiàn)狀航天數(shù)字傳媒發(fā)布了基于衛(wèi)星傳輸?shù)?K整體解決方案。它能利用衛(wèi)星傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從前端、運(yùn)營(yíng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)傳輸、內(nèi)容片源、終端等幾大方面整合形成一套較為完善的整體解決方案，可以做到全天以64M/秒的速度向用戶(hù)自動(dòng)推送4K視頻節(jié)目。7

航天電視與數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合美國(guó)國(guó)家航空航天局電視臺(tái)（簡(jiǎn)稱(chēng)NASA TV）是美國(guó)國(guó)家航空航天局的電視播報(bào)部門(mén)，通過(guò)衛(wèi)星在網(wǎng)絡(luò)上直播飛船及空間站的情況，當(dāng)?shù)赜芯€電視提供商可以通過(guò)美國(guó)電視和中繼器進(jìn)行轉(zhuǎn)播。

美國(guó)國(guó)家航空航天局電視臺(tái)的工作被認(rèn)為是美國(guó)政府在公共領(lǐng)域的工作。1980年代早期電視臺(tái)建立了自己的官網(wǎng)，目前主要提供載人航天任務(wù)的直播，包括航天飛船、國(guó)際空間站、機(jī)器人任務(wù)等。