長(zhǎng)光衛(wèi)星軟件崗筆試題（附答案）一、基礎(chǔ)能力測(cè)試（共40分）1.編程語(yǔ)言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（20分）（1）請(qǐng)解釋C++中虛函數(shù)表（vtable）的作用及底層實(shí)現(xiàn)機(jī)制。（5分）（2）簡(jiǎn)述智能指針`shared_ptr`與`unique_ptr`的核心區(qū)別及各自適用場(chǎng)景。（5分）（3）給定一個(gè)單鏈表（結(jié)構(gòu)：`structNode{intval;Nodenext;};`），編寫函數(shù)實(shí)現(xiàn)鏈表反轉(zhuǎn)（要求時(shí)間復(fù)雜度O(n)，空間復(fù)雜度O(1)）。（10分）2.操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（20分）（1）進(jìn)程與線程的本質(zhì)區(qū)別是什么？在衛(wèi)星載荷控制軟件中，選擇多線程而非多進(jìn)程的主要原因通常有哪些？（5分）（2）簡(jiǎn)述死鎖發(fā)生的四個(gè)必要條件，并說(shuō)明在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中可通過(guò)哪些策略避免死鎖。（5分）（3）衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)通過(guò)TCP/IP協(xié)議與地面站通信時(shí)，若發(fā)現(xiàn)丟包率異常升高，可能的原因有哪些？請(qǐng)列出3種并給出排查思路。（10分）二、專業(yè)能力測(cè)試（共50分）1.圖像處理與算法（25分）（1）遙感衛(wèi)星獲取的灰度圖像常存在亮度不均勻問(wèn)題，需進(jìn)行直方圖均衡化處理。請(qǐng)簡(jiǎn)述直方圖均衡化的具體步驟，并說(shuō)明其對(duì)圖像視覺效果的影響。（10分）（2）衛(wèi)星多光譜圖像配準(zhǔn)是后續(xù)融合處理的關(guān)鍵步驟。請(qǐng)列舉兩種常用的圖像配準(zhǔn)方法（如基于特征、基于區(qū)域等），并對(duì)比分析其優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。（15分）2.衛(wèi)星軟件核心技術(shù)（25分）（1）衛(wèi)星星載計(jì)算機(jī)資源受限（如內(nèi)存1GB、CPU主頻200MHz），需對(duì)遙感圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮。若選擇JPEG2000算法，需重點(diǎn)考慮哪些優(yōu)化策略？（10分）（2）星地通信中，為降低誤碼率常采用前向糾錯(cuò)（FEC）技術(shù)。假設(shè)采用里德-所羅門（RS）碼（參數(shù)：n=255，k=223），請(qǐng)計(jì)算其糾錯(cuò)能力（t），并說(shuō)明RS碼在非二進(jìn)制信道中的優(yōu)勢(shì)。（15分）三、綜合設(shè)計(jì)題（共10分）設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星遙感圖像預(yù)處理模塊，需支持以下功能：-輸入：多光譜相機(jī)原始數(shù)據(jù)（16位無(wú)符號(hào)整型，分辨率8192×8192，4個(gè)波段）-輸出：輻射校正后的8位單波段灰度圖（分辨率4096×4096）-約束：星載計(jì)算機(jī)處理時(shí)間≤10秒，內(nèi)存占用≤512MB請(qǐng)完成以下設(shè)計(jì)：（1）繪制模塊數(shù)據(jù)流程圖（文字描述即可）；（2）列出關(guān)鍵處理步驟及對(duì)應(yīng)的優(yōu)化策略；（3）說(shuō)明如何驗(yàn)證模塊的實(shí)時(shí)性與正確性。答案與解析一、基礎(chǔ)能力測(cè)試答案1.編程語(yǔ)言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）虛函數(shù)表（vtable）是C++實(shí)現(xiàn)多態(tài)的核心機(jī)制。每個(gè)包含虛函數(shù)的類會(huì)生成一個(gè)vtable，存儲(chǔ)該類所有虛函數(shù)的函數(shù)指針。類的對(duì)象中隱含一個(gè)vptr指針，指向所屬類的vtable。當(dāng)通過(guò)基類指針調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，實(shí)際通過(guò)vptr找到派生類的vtable，調(diào)用對(duì)應(yīng)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定。（2）`shared_ptr`通過(guò)引用計(jì)數(shù)管理資源，允許多個(gè)指針共享同一對(duì)象，適用于需要共享資源的場(chǎng)景（如容器中存儲(chǔ)對(duì)象）；`unique_ptr`獨(dú)占資源所有權(quán)，不可拷貝僅可移動(dòng)，適用于資源獨(dú)占場(chǎng)景（如局部變量管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存）。（3）鏈表反轉(zhuǎn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)：```cppNodereverseList(Nodehead){Nodeprev=nullptr;Nodecurr=head;while(curr!=nullptr){NodenextTemp=curr->next;//保存下一節(jié)點(diǎn)curr->next=prev;//反轉(zhuǎn)指針prev=curr;//前移prevcurr=nextTemp;//前移curr}returnprev;//原尾節(jié)點(diǎn)成為新頭節(jié)點(diǎn)}```2.操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（1）本質(zhì)區(qū)別：進(jìn)程是資源分配的基本單位，線程是調(diào)度執(zhí)行的基本單位（共享進(jìn)程資源）。衛(wèi)星載荷控制軟件選擇多線程的原因：線程切換開銷小（節(jié)省星載CPU資源）、共享內(nèi)存方便數(shù)據(jù)交互（如傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞）、更易實(shí)現(xiàn)任務(wù)并行（如同時(shí)處理成像與姿態(tài)控制）。（2）死鎖四條件：互斥、不可搶占、請(qǐng)求并保持、循環(huán)等待。實(shí)時(shí)系統(tǒng)避免策略：資源靜態(tài)分配（預(yù)先分配所有所需資源）、按序申請(qǐng)資源（破壞循環(huán)等待）、設(shè)置超時(shí)機(jī)制（破壞不可搶占）。（3）丟包率異?？赡茉蚣芭挪椋孩傩诺栏蓴_：衛(wèi)星與地面站間電磁環(huán)境變化（如太陽(yáng)風(fēng)暴），可通過(guò)頻譜分析儀監(jiān)測(cè)信號(hào)質(zhì)量；②緩沖區(qū)溢出：地面站接收緩沖區(qū)過(guò)小，導(dǎo)致數(shù)據(jù)堆積丟棄，需檢查接收端緩存配置及流量控制策略；③TCP重傳超時(shí)（RTO）設(shè)置不合理：短時(shí)間內(nèi)重復(fù)重傳導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，可通過(guò)抓包工具（如Wireshark）分析重傳次數(shù)與間隔。二、專業(yè)能力測(cè)試答案1.圖像處理與算法（1）直方圖均衡化步驟：①統(tǒng)計(jì)圖像灰度直方圖（計(jì)算各灰度級(jí)像素?cái)?shù)）；②計(jì)算累積分布函數(shù)（CDF）并歸一化到[0,255]范圍；③根據(jù)CDF映射關(guān)系，將原圖像各像素灰度值替換為新值。視覺效果影響：擴(kuò)展灰度動(dòng)態(tài)范圍，增強(qiáng)圖像對(duì)比度（尤其適用于低對(duì)比度圖像），但可能導(dǎo)致噪聲放大（若原圖像灰度集中）。（2）常用配準(zhǔn)方法對(duì)比：①基于特征的配準(zhǔn)（如SIFT、SURF）：提取關(guān)鍵點(diǎn)（如角點(diǎn)、邊緣）并匹配。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)旋轉(zhuǎn)、尺度變化魯棒；缺點(diǎn)：計(jì)算復(fù)雜度高（不適用于實(shí)時(shí)處理）。適用場(chǎng)景：多源、多分辨率圖像配準(zhǔn)。②基于區(qū)域的配準(zhǔn)（如互信息法）：利用圖像區(qū)域灰度相似性（如互相關(guān)系數(shù)）。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需顯式特征提取，精度高；缺點(diǎn)：對(duì)灰度差異敏感（如不同傳感器成像）。適用場(chǎng)景：同傳感器多時(shí)相圖像配準(zhǔn)。2.衛(wèi)星軟件核心技術(shù)（1）JPEG2000優(yōu)化策略：①分塊處理：將8192×8192圖像分割為1024×1024子塊（降低內(nèi)存占用）；②量化參數(shù)調(diào)整：根據(jù)衛(wèi)星圖像特性（如光譜范圍）優(yōu)化量化表（平衡壓縮比與失真）；③并行計(jì)算：利用星載多核CPU（若支持）實(shí)現(xiàn)子塊并行編碼（縮短處理時(shí)間）；④內(nèi)存復(fù)用：編碼后立即釋放臨時(shí)緩沖區(qū)（避免內(nèi)存峰值超過(guò)512MB）。（2）RS碼糾錯(cuò)能力計(jì)算：t=(n?k)/2=(255?223)/2=16，即可糾正16個(gè)符號(hào)錯(cuò)誤。優(yōu)勢(shì)：RS碼是多進(jìn)制碼（符號(hào)長(zhǎng)度m≥1），可直接處理多比特錯(cuò)誤（如衛(wèi)星信道中突發(fā)的8bit錯(cuò)誤可視為1個(gè)符號(hào)錯(cuò)誤），相比二進(jìn)制碼（如漢明碼）更適合非二進(jìn)制信道（如QPSK調(diào)制的衛(wèi)星鏈路）。三、綜合設(shè)計(jì)題答案（1）數(shù)據(jù)流程圖：原始數(shù)據(jù)輸入→緩存分塊（4波段×8192×8192→分塊為512×512子塊）→輻射校正（逐塊校正，應(yīng)用定標(biāo)系數(shù)）→降分辨率（雙線性插值下采樣至4096×4096）→位深轉(zhuǎn)換（16位→8位，線性拉伸）→輸出灰度圖。（2）關(guān)鍵步驟與優(yōu)化：①分塊處理：將8192×8192圖像按512×512分塊（每塊內(nèi)存占用512×512×4×2B=2MB，總塊數(shù)256，峰值內(nèi)存≤512MB）；②輻射校正：預(yù)加載定標(biāo)系數(shù)表（避免重復(fù)讀取Flash），使用SIMD指令（如ARMNEON）加速矩陣運(yùn)算；③降分辨率：采用雙線性插值（計(jì)算簡(jiǎn)單，適合硬件加速），合并分塊處理結(jié)果時(shí)使用滑動(dòng)窗口減少重復(fù)計(jì)算；④位深轉(zhuǎn)換：預(yù)計(jì)算16位→8位映射表（2^16=65536項(xiàng)，內(nèi)存占用128KB），查表替換替代實(shí)時(shí)計(jì)算。（3）驗(yàn)證方法：①實(shí)時(shí)性：使用星載計(jì)算機(jī)實(shí)測(cè)典型圖像（如全黑、全白、高對(duì)比度圖像），統(tǒng)計(jì)處理