高光谱卫星海洋遥感资料辐射精度评价模型研究

对于海洋水色遥感卫星来说,辐射定标精度作为一项重要的核心指标,恰恰是目前我国自主海洋水色卫星存在的不足之处,需要对遥感器进行系统的在轨辐射测量精度评价.文中基于大气辐射传输理论开发了一套高光谱卫星海洋遥感资料辐射精度评价模型(HRSREM),可以比较精确地计算出卫星平台接收到的遥感反射率,来衡量可见光遥感数据的测量精度.通过Gordon查找表方法对HRSREM模型的大气Rayleigh散射和气溶胶散射分量的精度验证,表明模型对两种大气散射计算误差小于2%;利用海上现场ASD高光谱仪测量的天空光反射率对模型的前向散射计算结果验证,其光谱平均相对误差约5.4%;利用宽视场海洋水色扫描仪(SeaWiFS)数据对模型的大气顶遥感反射率计算精度进行验证,其相对误差小于3.5%,说明HRSREM模型对卫星遥感资料的光谱辐射测量评价具有很高的精度.利用HRSREM模型对高光谱遥感卫星Hyperion在澳大利亚附近海域测量数据进行精度估算,可见近红外波段的光谱平均相对误差约为7.3%;对中分辨率成像光谱仪(CMODIS)数据精度评价结果表明,CMODIS存在较大的测量误差,特别是近红外波段的定标系数明显偏大,需要重定标来提高定量化处理和应用水平.     

基于导航星间链路的天基高精度时间传递方法

随着航天技术的不断发展,航天器的数量日益增多,迫切需要一种统一的、高性能的天基授时手段,以便为各类航天器的高效协同提供保障.导航星间链路广泛适用于卫星精密定轨与时间同步,并且覆盖了星座内的中高轨卫星,因此可作为一种理想的天基高精度时间传递手段.现有的导航星间链路时间同步方法依赖于导航卫星具备星历信息,并不适用于位置精度较低且空间信息缺乏完整性的任意空间飞行器.本文在导航星间链路双向测量原理的基础上,提出了一种动态条件下时延修正方法,该方法计算简单、工程可实现性强,只需要空间飞行器终端具备多普勒测量或连续伪距测量功能,即可实现空间飞行器在一般位置精度条件下的高性能时间同步.理论分析表明,授时精度优于0.1ns.最后,以地面站模拟空间飞行器,结合北斗星间链路星地实测数据开展了时间同步试验,试验结果验证了本方法的有效性.     

太阳射电观测系统多通道变频电路一致性补偿方法与实现

地基太阳射电观测系统观测信号频带较宽,覆盖十米至毫米波段.限于ADC采样率和输入带宽,通常需要通过变频电路将射电信号分段变频后再进行模数转换.由于模拟器件的差异性,多通道变频电路存在幅相不一致的情况,造成通道间幅相误差,影响接收机测量精度,对极化测量影响尤为严重.本文通过测量太阳射电观测系统中变频电路各通道之间的幅频和相频偏差,计算出每个频点的补偿系数,存入太阳射电观测系统数字接收机的FPGA中.观测时,在FPGA中将ADC输入的数据进行FFT处理,每个通道各频点数据乘以相应补偿系数,削弱通道间不一致性,提升数据质量.选取山东大学槎山太阳射电观测站150～500 MHz太阳射电观测系统进行实验验证,经补偿后通道间幅度差降低至0.5 dBm以下,一些频点差值为0 dBm,相位一致性得到显著提升.实际应用表明,本方法为提升宽频带变频电路一致性提供了解决方案,为低频对周天线阵数字波束合成、同频段多天线相干测量的多通道一致性校正提供了有效参考.     

形位误差对半球谐振子频率裂解的影响

半球谐振子是半球谐振陀螺(hemispherical resonant gyroscope, HRG)最重要的部件,其加工时引入的形位误差是造成其频率裂解并最终影响HRG精度的主要因素.本文通过优化网格划分方法建立理想半球谐振子有限元模型,大幅提升了仿真模型精度,分析了厚度误差、中径误差、端面误差、相对位置误差等各类形位误差对谐振子频率裂解的影响规律,利用滤波与同心处理从圆度测量数据中提取谐振子厚度差信息,同时采用白光干涉子孔拼接技术获取半球端面全口径面形,结合离子束加工技术验证了球壳厚度与端面面形度误差对半球谐振子频率裂解的影响,为进一步提高半球谐振子加工性能提供理论与技术支撑.     

基于广义相对论的轨道摄动卫星皮秒计时与时间比对研究

新一代空间科学任务,如空间站光学原子钟计划、广域量子通信、精细结构常数测量、引力红移测量及深空探测等,提出了皮秒量级的时间比对要求,需要基于广义相对论建立更加准确的卫星坐标时计时与时间比对模型.本文从地心非旋转坐标系(geocentric celestial reference system, GCRS)的广义相对论度规张量出发,建立了广义相对论下卫星轨道方程.在此基础上,考虑轨道摄动的影响,建立卫星坐标时计时及时间比对模型.考虑轨道摄动影响的时间比对模型,为星间长时间皮秒量级时频传递提供理论支持.首先以地球静止轨道卫星为研究对象,仿真分析了轨道方程中相对论项对卫星轨道的影响,然后仿真分析了轨道摄动引起的卫星坐标时计时误差以及星间时间比对误差.静止轨道卫星研究结果表明,轨道方程中相对论项对卫星速度的影响在μm/s量级,对位置的影响随时间累计增大,在1万秒达到3.46 mm(11.53 ps);轨道摄动引起的坐标时计时误差在1万秒达到15.36 ps;轨道摄动引起的星间时间比对时相对论项误差在1万秒达到56.69 ps.一般轨道卫星仿真结果表明,在地球主引力场范围内,轨道摄动引起的坐标时...     

卫星位置误差条件下基于约束Taylor级数迭代的地面目标定位理论性能分析

基于卫星平台的地球表面目标定位系统受到卫星位置误差的影响较大,为此,该文在卫星位置存在误差的条件下,系统给出一种推导约束Taylor级数迭代公式及其理论定位性能的数学分析框架.为了便于讨论,文中以时差观测量为范例,并在三种情形下分别推导各种用于地面目标辐射源定位的约束Taylor级数迭代公式及其相应的理论定位性能,并将该理论性能与三种情形下的约束Cram′er-Rao界进行定量比较,从而得到若干定量结论.文中讨论的三种情形包括:(I)没有卫星位置误差且没有校正源的情况;(II)卫星位置存在误差且没有校正源的情况;(III)卫星位置存在误差且存在校正源(位置精确已知)的情况.最后,文中设计若干基于时差的卫星定位实验场景用以验证算法推导和理论分析的有效性.     

一种基于约束力的鲁棒的编队卫星构形非线性控制方法

提出了一种基于约束力思想的鲁棒的编队卫星构形精确保持的非线性控制方法.该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微分代数方程,确定编队卫星构形保持的非线性控制律.针对微分代数方程传统求解方法对误差敏感,相应的约束力控制法鲁棒性差的缺点,提出了编队卫星构形约束违约修正的方法,通过适当地选择违约修正因子,有效地抑制了编队卫星初始化、参考卫星轨道确定、相对动力学建模等误差的影响,提高了约束力控制法的鲁棒性。     

基于眼波前像差的视觉矫正及超视觉的光学研究

结合眼波前像差和角膜面形的实际测量、视功能检测和激光角膜手术的临床、光学系统像差的矫正和优化, 给出了在基于眼波前像差的视觉光学矫正和超视觉领域所取得的研究成果, 其中包括不同孔径、不同视场、不同物距和瞬态调节下眼波前像差的特点, 可见光复光波段对超视觉的局限, 以及现行激光角膜手术对眼波前像差的影响等. 研究结果表明, 人眼的波前像差是一个动态、多元的像差的综合, 需找到最优化的切削数据, 才能从激光手术中获得趋于超视觉的效果, 即使如此也涉及到动态自由面形光学; 准分子激光角膜原位磨镶术虽能矫正一定程度的近视, 却对暗视场情况下的视力起负面作用.     

日照温度对大型射电望远镜轴角测量误差的影响及修正方法

指向精度是大型射电望远镜的关键指标之一,长时间观测表明日照引起的温度梯度会严重影响大型射电望远镜轴角的测量误差,导致指向精度恶化.以国家天文台密云站50 m射电望远镜为主要研究对象,通过有限元分析计算了天线座架不同部位热变形引起的轴角测量误差,对误差产生的主要原因进行了研究.进行了天线座架温度和轴角误差测量实验,表明轴角测量误差与日照温度梯度存在非常强的相关性,相关系数达到76%～99%,验证了仿真计算结果的正确性.根据仿真计算、验证实验的分析结果,提出了基于天线结构温度梯度测量的轴角测量误差修正方法.本文为大型射电望远镜的结构设计、降低结构温差措施和指向误差的精确修正等提供了理论和实验依据.     

应用GNSS TEC技术观测行星际激波对等离子体层的压缩

2015年3月17日一个强太阳风激波到达地球,同时地面GPS接收机网络观测到TEC的突然变化,在Hao等人(2017)的工作中把TEC变化初步归因于激波对向阳面磁层的压缩,本文进一步分析北斗接收机和更高时间分辨率的GPS接收机的观测,并推断等离子体沿垂直地磁场磁力线的方向朝向地球运动,会在低纬赤道面附近形成一个等离子体汇聚的区域,所有穿过该区域的GPS和北斗卫星信号都会观测到TEC的变化.此外,本文考察了多个LEO卫星上搭载的GPS接收机观测,没有发现相关的TEC扰动,原因可能是事件发生的瞬间LEO卫星没有处于最佳的观测位置.通过考察上述多种观测数据,我们认为GNSS TEC技术可用于对激波压缩磁层过程的遥感观测,未来有望成为卫星实地探测技术的有效补充.     

VLBI相时延及其在深空探测器测定轨中的应用

甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)技术是深空探测器测定轨的方法之一,也是行星无线电科学研究的重要手段.VLBI相时延通过解算相关相位的整周模糊度解算出探测器的VLBI时延观测量,可有效地降低相位随机误差的影响,从而提高时延测量的精度.本文论述了解算相位整周模糊度的条件和方法,给出相时延的解算方法,并分析比较了相时延与群时延的随机误差水平.以嫦娥二号(CE2)卫星飞往拉格朗日L2点的探测任务为例,求解了两个月内10次VLBI观测的相时延并分析了数据质量.相时延和群时延分别联合测速测距数据的定轨结果表明,在150万公里的距离上相时延用于探测器的定轨是可行的.     

基于△DOR信号的高精度VLBI技术

在嫦娥二号（CE-2）工程中,我国首次开展了X波段ADOR测量实验,获取了ADOR信号的VLBI时延数据,并用于精密定轨．本文给出了CE-2中ADOR信号的VLBI测量与数据处理方法,结合我国VLBI测量系统对时延数据进行了误差分析及精密定轨分析．结果表明：ADOR信号的VLBI时延精度优于0．5ns,比利用S波段信标的测量精度提高约一个数量级．本研究成果为后续的月球及深空探测高精度测定轨提供了重要的技术手段．     

一种有线无线混合网络下减少TCP重复应答的跨层机制

针对有线无线混合网络中TCP ACK与MAC ACK重复应答问题,提出一种跨层设计机制。通过AP代理回复移动接收端的TCP ACK,避免了移动接收端同时发送MAC ACK和TCP ACK（移动接收端只发送MAC ACK）。该机制实现简单,只需少量修改IEEE802．11帧格式,在帧控制域中添加必要的TCP ACK类型指示和传递接收端建议窗口大小,就能有效地解决MAC到TCP包收发错误和发送端不能获取接收端接收TCP数据报文能力的问题;并且很容易在现有设备上进行升级。仿真结果表明,该机稍比传统TCP重复应答机制提高约30％的吞吐量。     

The circadian clock and metabolic homeostasis: entangled networks

The circadian clock exerts an important role in systemic homeostasis as it acts a keeper of time for the organism. The synchrony between the daily challenges imposed by the environment needs to be aligned with biological processes and with the internal circadian clock. In this review, it is provided an in-depth view of the molecular functioning of the circadian molecular clock, how this system is organized, and how central and peripheral clocks communicate with each other. In this sense, we provide an overview of the neuro-hormonal factors controlled by the central clock and how they affect peripheral tissues. We also evaluate signals released by peripheral organs and their effects in the central clock and other brain areas. Additionally, we evaluate a possible communication between peripheral tissues as a novel layer of circadian organization by reviewing recent studies in the literature. In the last section, we analyze how the circadian clock can modulate intracellular and tissue-dependent processes of metabolic organs. Taken altogether, the goal of this review is to provide a systemic and integrative view of the molecular clock function and organization with an emphasis in metabolic tissues.

     

高中频CPM数字接收机设计

本文给出了一种适用于软件无线电的突发模式非相干二进制CPM接收机。该接收机采用前馈结构,利用FFT算法对前导进行捕获和分析,可以快速实现载波频偏和符号定时误差的联合估计,采用多符号检测算法来对CPM信号实现解调。通过仿真和对硬件的需求分析验证了本接收机可以有效检测信号的到来,快速实现载波和符号的联合同步,且比传统接收机具有更低的误码率。相对较低的硬件复杂度也使得接收机容易在FPGA上实现。     

卫星导航接收机抗欺骗干扰极大似然检测性能分析

欺骗干扰给卫星导航接收机带来巨大威胁,而现有的文献均把欺骗干扰识别作为抗欺骗干扰的主要研究方向,而涉及欺骗干扰抑制方面的文献很少.本文针对卫星导航接收机抗产生式欺骗干扰问题,根据接收机具有不同干扰先验信息的3种情形,分别提出并证明了3个命题.这些命题给出了极大似然检测器在干扰背景下对真实卫星数据的检测性能界.命题表明,在具备干扰信道先验信息时,极大似然检测器具有良好的抗产生式欺骗干扰性能.仿真实验验证了理论分析的正确性和有效性.     

Vitamin B12 amplifies circadian phase shifts induced by a light pulse in rats

Vitamin B₁₂ (VB₁₂) is a putative modulator of the human circadian clock, improving entrainability to the 24 h light-dark cycle. The present study was intended to elucidate the mechanism of VB₁₂ action in an animal model. In male rats free-running under constant dim illumination, a single light pulse of 50–1000 lux for 20 min given at circadian time (CT) 20 induced a 0.28 to 1.08 h phase advance and at CT 14 induced a 0.54 to 2.10 h phase delay. A 3 h intracerebroventricular (icv) infusion of 30 nmol VB₁₂ starting 2 h prior to a 20 min 200 lux light pulse significantly amplified phase shifts in comparison with saline-treated or untreated controls. The mean phase advance (1.13 h) was 1.8-fold greater than that of saline-infused controls, whereas the mean phase delay (2.28 h) was 2.9-fold greater. These values were comparable to the maximal phase shifts caused by 1000 lux light pulses in untreated rats. Since the same VB₁₂ treatment alone had failed to induce a phase shift in a previous experiment, these results indicate that VB₁₂ strongly enhanced light pulse-induced phase shifts and thus augmented the entrainability of the circadian clock to light.     

基于数字Costas环载波同步系统的设计

发射机与接收机的相对运动产生的多普勒现象引起的频率漂移会明显地恶化系统性能,导致误码率的增加.针对此问题,设计了一个载波同步系统,采用数字Costas环载波恢复技术补偿多普勒频移.系统可以有效跟踪大多普勒频移,从而实现可靠通信.