风云气象卫星天气应用回顾和展望

 近50年来，我国风云气象卫星从无到有、从弱到强，迄今为止已成功发射19颗风云系列气象卫星，现有8颗在轨运行，形成极轨、静止2个系列化、业务化的综合观测网。伴随着卫星所搭载仪器载荷的升级和观测能力的提升，风云气象卫星在天气监测方法和技术也实现了稳步发展。回顾了风云气象卫星和卫星气象学的发展，综述了气象卫星在天气应用方面的发展历程，特别是更新换代的变化在天气应用中的进展。围绕未来需求和风云卫星未来技术发展方向，展望了卫星天气应用的前景和发展趋势。     

阶次自适应AR等效电路模型的锂电池SOC滑模观测

基于等效电路模型的一类车载动力电池剩余荷电状态(state of charge，SOC)的估算方法，其估算精度高度依赖于模型精度，模型精度又正比于模型复杂度，以至于难以较好地应用于嵌入式控制单元.提出复杂度相对较低、能够自适应确定最优模型阶次的全新等效电路模型——基于阶次自适应AR模型的车载动力电池等效电路灰箱模型.基于此灰箱模型，给出锂离子电池SOC的滑模观测器设计推导及能观性、收敛性证明.结果表明，本文提出的基于阶次自适应AR等效电路灰箱模型的滑模观测器SOC估算方法(adaptive autoregressive-sliding mode observer，AAR-SMO)具有低模型复杂度、高精度、强鲁棒性及快速收敛等性能.     

基于多源融合产品的区域站雨量系统性偏差检测方法设计

利用由国家气象信息中心下发的多源融合产品,通过对区域自动站降水系统性偏差的异常数据表现形式和大样本统计分析,设计出总偏差、总相对偏差、雨差率、晴差率、邻站降水倍数、邻站相对偏差差值检测参数.结果表明:检测参数可较好地检测出观测雨量长期存在偏差的台站,并对江西省区域自动站雨量数据进行质控试验;在不对观测仪器进行现场检定的情况下,该方案检测结果可为设备维护人员提供观测仪器运行状况参考,提升设备可用率,进而提升观测数据质量.     

太阳局部高分辨观测像的日球坐标自动标定

观测图像的日球坐标标定通常是处理太阳局部高分辨观测像的第一个步骤,但这也一直是很多太阳物理学家面临的困难.本文应用尺度不变特征变换来提取特征匹配点,提出了一种将局部高分辨光球和色球图像与空间/地面全日面像自动匹配以确定其视场在日球坐标系位置的方法.同时还总结了一套有针对性的图像预处理方案和流程,用于提高特征点检测的准确度和增加匹配点对数量,从而成功地实现了新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope, NVST)的氧化钛(titanium dioxide, TiO)波段与太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory,SDO)日震磁像仪(helioseismic and magnetic imager, HMI)连续谱、Hα波段与全球日震网(Global Oscillation Network Group, GONG)或者太阳动力学天文台/大气成像仪(atmospheric imaging assembly, AIA)304?波段的图像配准.最终结果用SDO标准关键字记录在标定后的普适图像传输系统(flexible image transport system, FITS)文件头中,以便使用通用的太阳软件包来进行各种后处理.这一工作实现了高分辨观测像的标准化日球坐标标定,为太阳物理学家更好地使用高分辨观测数据提供了极大的便利,从而提高了数据利用率和科学产出.     

激光复混沌系统构建及其点乘函数投影同步

提出了一种新的激光复混沌系统及其点乘函数投影同步方法。首先,以四维激光实超混沌系统模型为基础,构建了一个新的激光复混沌系统,基于常规动力学分析方法和MATLAB仿真软件研究了系统的耗散性、平衡点、Lyapunov指数谱、相图、分叉图等基本动力学特性。研究结果表明,该系统动力学行为丰富,在一定参数下具有蝴蝶结型混沌、超混沌吸引子,非常适用于混沌加密领域。进一步,以向量点积运算为基础,定义了一种新的点乘函数投影同步方式,基于滑模控制方法实现了蝴蝶结型激光复混沌系统的点乘函数投影同步。数值仿真验证了理论分析的正确性和有效性。     

部分可观测耦合随机抛物方程组的参数估计

本文研究加性时空白噪声驱动下的部分可观测耦合随机抛物方程组的参数极大似然估计量.在观测时间和噪声强度不变的条件下，本文证明了估计量的强相合性和渐近正态性.数值算例验证了理论结果.     

江苏沿海2016年夏季冷水块的特征分析

利用走航CTD观测资料和AVHRR资料分析了江苏沿海2016年夏季(6—8月)冷水块特征.7月18—21日的走航CTD观测资料表明,从海面到30 m层都存在冷中心,冷中心逐层向东倾斜,显示存在从黄海沿底部向江苏沿海输送冷水的通道.AVHRR资料的月平均海表温均存在冷水块,其半径为67.9~85.8 km,强度为0.5~1.2℃,冷水块中心与沿岸温差为1.9~2.9℃;逐日的海表温有78 d存在冷水块,最大半径161.8 km,最大强度2.8℃,与沿岸最大温差为5.9℃,其中心位置变化大,相邻两天中心位置的最大距离为125.4 km.逐日冷水块和风场对比分析表明,南风有利于冷水块的生成.     

基于观测器的不确定非线性系统L1自适应控制

针对一类严格块反馈型不确定非线性系统,采用反步设计方法提出了一种新的基于滑模状态观测器的L1自适应控制方案。由于系统状态不完全可测,首先设计滑模观测器对系统状态进行估计,并分析观测器的收敛性,在此基础上,通过反步法得到系统的理想控制律。为了消除反步控制中的“项数膨胀”,引入非线性跟踪微分器来提取理想控制律的微分信号。为提高系统响应的瞬态性能,消除控制输入的高频振荡,引入L1自适应控制对控制律进行改进,通过理论推导证明了闭环系统的稳定性。最后通过数值仿真算例验证了所设计控制方案具有快速的收敛性、良好的跟踪性等期望性能。     

集合转换卡尔曼滤波同化的一种分析方案

集合转换卡尔曼滤波在处理非线性观测资料的同化时,通常对非线性观测算子做简单的线性化处理,这会带来较大的舍入误差,降低同化效果。通过对状态变量和观测变量的转换,将观测算子视为预报算子的一部分,对传统的同化算法进行改进,减小了同化中的误差。以典型的Lorenz-96预报模型来验证算法,对于较大模型误差或较强非线性观测算子的情形,结果好于传统的方法。