《航天智能通信》习题及答案.docx

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附录习题答案

第一章习题参考答案

1.概述航天智能通信的概念和特点？

参考答案：

航天智能通信也称智能航天通信，是航天通信与人工智能的结合，主要用于实现航天器（如卫星、飞船等）与地面站（终端）、其他航天器之间信息的智能传输、智能交换和智能处理。

其特点主要体现在航天通信过程自动化、航天通信服务智能化，以及航天通信任务高效化等方面。

2.航天通信的基本形式有哪些？

参考答案：

航天通信有三种基本形式。

（a）地球站与航天器之间的通信；

（b）航天器之间的通信；

（c）通过航天器转发的地球站之间的通信。

3.简述航天通信与传统地面通信的主要区别（至少3点）

参考答案：

通信距离远：如静止轨道卫星支持1.8万公里通信，深空通信可达数亿公里。

覆盖面积大：三颗静止卫星可覆盖全球大部分区域。

接收信号弱：路径损耗大（如自由空间损耗达158.9dB），需高增益天线。

传输时延大：地火通信时延约11分钟，静止卫星时延约270ms。

4.列举航天智能通信面临的主要挑战（至少3个）

参考答案：

智能算法复杂度与实时性要求矛盾（如深度学习训练时间长）。

样本数据量不足且质量不高（复杂电磁环境影响数据采集）。

智能算法泛化能力不足（需匹配动态变化的信道状态）。

5.概述点对点航天智能通信系统组成及功能？

参考答案：

点对点航天智能通信系统模型如图1-5所示。从航天信息传输的过程来看，智能技术主要用于航天通信系统的信道和接收端，如信道估计、信号解调、信道译码、抗噪声干扰等模块。从航天通信系统或网络层面来看，为了保证航天信息传输的高可靠性和有效性，智能技术主要用于智能频谱感知和智能资源调度等过程。

6.查阅相关资料，分析航天智能通信的发展趋势有哪些？

参考答案：无标准答案。可以从模型的泛在化与航天通信的深度融合、数据驱动与模型驱动相结合、语义航天通信等角度阐述。

第二章习题参考答案

1. 机器学习是人工智能领域中的一个重要分支，它通过让计算机系统利用数据或经验自动地改进算法，从而无需进行明确的编程即可使计算机获得某种能力或技能。这一过程与人类的学习过程相似，都是通过获取经验、分析数据并据此做出决策或预测。

2. 机器学习主要分为监督学习、无监督学习、半监督学习和强化学习4种类型。

3. （1）特征提取指使用映射或变换的方法将维数较高的原始特征转换为维数较低的新的特征。（2）特征选择的最终目的是通过减少冗余特征来减少过拟合、提高模型准确度、减少训练时间。

4. 在模型的输出层使用Softmax激活函数是为了将原始输出转换为概率分布，以便对多类别分类问题进行建模。Softmax函数的作用是将原始输出转换为概率分布，使得输出的每个元素都在[0,1]范围内，并且所有元素的和为1。这样可以将模型的输出解释为各个类别的概率，进而进行分类决策。

5. 为了确保训练集和验证集中数据分布的一致性，要使用分层采样划分数据集。由于数据的划分具有随机性，通过一次划分数据集训练后得到的模型，在验证集上的表现不一定能体现出模型真正的效果，所以一般会多次划分数据集并训练模型，并取多次实验结果的平均值作为最终模型评估的结果。留出法还存在一个问题，即训练集和验证集的比例该如何确定。这个问题在数据样本足够多的时候可以不用考虑，但在数据样本不是特别多的时候就会造成一定困扰，一般的做法是将数据的70%~80%作为验证集。

6. 在绝大多数情况下，查准率和查全率总是相对立的，当查准率高的时候，查全率往往会偏低，而当查全率高的时候，查准率又会偏低。

7. 输入门、输出门以及遗忘门。输入门决定了当前时刻网络的状态有多少信息会被保存到内部状态中，而遗忘门则决定了过去的状态信息有多少会被丢弃，输出门决定了当前时刻的内部状态有多少信息会被输出。

8. （1）1）大规模的并行计算与分布式存储能力。2）非线性映射能力。3）较强的鲁棒性和容错性。4）自适应、自组织、自学习的能力。5）非局域性。6）非凸性。（2）感知机的基本思想是逐步地将样本集中的样本输入到网络中，根据输出结果和理想输出之间的差别来调整网络中的权矩阵。

9. 卷积输出的每一维的大小可以用以下公式计算：

对于宽度和高度，计算方式相同，因为输入图像是正方形且卷积核也是正方形：

因此，输出图像的尺寸是3×3，总共有9个像素。

10. （1）BP网络由1个输入层、至少1个隐藏层、1个输出层组成。（2）BP算法的基本思想是，学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。正向传播时，输入样本从输入层传入，经过各隐藏层逐层处理后，传向输出层。若输出层的实际输出值与期望的输出值不相等，则转到误差的反向传播阶段。