大气湍流信道中的激光束传输到达角起伏计算及实验

到达角起伏是影响近地大气激光通信链路性能的最主要因素之一。文章对近地大气湍流信道中的激光束传输到达角起伏进行了计算和实验研究。研究结果表明,在大气折射率结构常数为10^-13～10^-16量级的范围内,根据Kolmogorov湍流理论,当大气信道满足局地均匀各向同性条件下,由理论分析和实验数据计算出到达角起伏的值,进而计算出的大气折射率结构常数值,与实验测得的大气折射率结构常数值是基本一致的。     

空-地激光通信链路地面站选址大气信道传输因素研究

对影响空-地激光通信链路地面站选址的大气信道传输因素进行了理论及数值模拟分析、研究。研究表明：(1)大气信道对不同波长激光传输的影响程度不同；(2)能见度越好，大气衰减效应对激光传输的影响越小；(3)激光传输在海拔较高的大气分层中受到的衰减比海拔低的层段小；(4)0．53μm、0．8μm、1．06μm波段激光传输受气溶胶衰减的影响比分子吸收和散射更严重；(5)大气湍流效应会降低直接探测系统的信噪比，恶化传输光束的空间相干性，降低相干探测系统的信噪比。结合部分我国气象统计分析资料及地理分布特点，建议我国空-地激光通信链路地面站选址可多考虑大气衰减及湍流效应影响相对较弱的高海拔、少雾、多晴的西部乡村地区。     

基于WHU甚低频探测系统的大气噪声监测

大气噪声由来源于远处闪电的背景噪声和近处闪电的脉冲噪声共同构成,会对甚低频通信造成严重的影响。文章首先利用武汉大学(WHU)甚低频探测系统随州站(31.57°N, 113.32°E)2个不同季节月份的观测数据,把大气噪声分为闪电脉冲噪声和背景白噪声,选择3个典型的频段(6、16和27 kHz)进行分析,获取了大气噪声分布特性以及不同种类噪声贡献度的基本信息;之后通过与CCIR大气噪声模型提供的数据进行对比分析,考查了CCIR模型在中国大陆地区的准确性;最后,利用随州站长达2年的观测数据,对4～27 kHz之间16个频率上的大气噪声进行了统计分析,获得了该地区大气噪声的统计分布特性。     

地球边缘大气密度时空特性分析

分析了地球边缘大气密度的时变特性及空间分布特性。从物理原因出发并基于NRLMSISE-00和MET-99大气模型计算随不同时空变量变化的相对大气密度,以说明各时空因素对地球边缘大气密度的影响程度。分析结果表明地球边缘大气密度具有较强的时变特性,昼夜和季节均对大气密度产生一定影响。空间特性表现为纬度对大气密度的影响明显,而经度影响微弱。季节不同导致纬度的影响程度不同,纬度因素在夏季和冬季的影响强于春秋。随着纬度的增加,季节对地球边缘大气密度的影响逐渐增强,而当地时间的影响呈减弱趋势。相比较而言,低纬区的昼夜波动强于季节波动,高纬区的季节波动强于昼夜波动。     

基于Lowtran7的地空探测红外系统作用距离计算

利用基于对比度的红外系统作用距离模型,从作用距离公式中的目标辐射量和大气传输参数出发,分析地基探测和空基探测对应不同探测目标的辐射,利用光谱分割法对目标和背景辐射积分,通过调用Low tran7大气软件形成大气辐亮度和透过率的数据库.提出一种求解作用距离方程的新方法,并在其基础上建立作用距离计算系统,提高了计算效率和准确性.利用生成的数据库对设定的空中目标和地面目标进行仿真,仿真结果表明不同纬度季节大气组分存在差异,波长对大气传输参数的影响不可忽略,大气辐亮度越强,透过率越小,红外系统的作用距离越小,在同一大气情况下,随着天顶角的增加,作用距离减小,并给出整个天顶角范围内作用距离分布.计算得到的结果与实际数据对比表明建立的作用距离计算系统可以为红外对抗提供合理有效的参考.     

中国上空过渡流区大气月平均状态的模拟结果

利用美国海军研究实验室在MSIS系列模型基础上发展的大气模型NRLMSISE-00, 模拟研究了2001年—2013年中国上空过渡流区80～140 km高度的大气状态。对于中国东部和中部过渡流区, 基于模拟数据得到的月平均结果显示大气密度和温度呈现一致的变化趋势, 还表现出与太阳活动的显著关联。谱分析的结果显示, 在90 km高度以上大气密度呈现半年周期变化, 在90～110 km高度范围这种半年变化的幅度随纬度增大。在100 km高度, 上半年出现的半年周期过程中密度的最大、最小值分别出现在3月和6月, 明显超前中、高热层的半年周期过程。     

高层大所模型对空间站轨道漂移和寿命的影响分析

本文以轨道摄动分析方法一阶理论为基础，其中大气阻力摄动采用数值积分方法，给出一种可利用各种大气模型进行轨道摄动分析的计算方法，并利用三种高层大气模型（ＣＩＲＡ－７２，ＣＩＲＡ－８６和ＤＴＭ）和三个太阳活动水平（Ｆ１０．７＝１００，１５０和２００）分析比较了大气阻力摄动对高度为４００ｋｍ的空间站轨道漂移和寿命的影响，以及估算修正轨道漂移所需的能量。给出的定量分析结果将为空间站或航天飞行器的轨道设计和     

亚毫米波的目标散射特性研究

对亚毫米波探测的优点及其应用方向进行了介绍,通过对国内现有实验条件的分析提出了目标亚毫米波相干散射特性建模、亚毫米波散射特性模拟测量方法、建立缩比模型和目标散射特性数据库等实验室亚毫米波散射特性研究的方法。     

ICCD相机遥感模型与仿真

文章介绍了一个基于增强型CCD相机(ICCD)的遥感成像模型，并对模型的4个基本组成部分，即ICCD相机模型、大气传输模型、地面反射率模型、星历模型，进行了探讨和分析，该模型可以模拟动态条件下(时间、地点、气象条件等变化)ICCD相机的成像过程。     

地球扰动大气模型

本文介绍了地球扰动大气模型和建立该模型的方法。文中详细描述了该模型中，密度变化的各单个分量和风场变化的各单个分量，并给出了它们各自的计算公式。本大气扰动模型中包含了１３７个大气扰动状态方案，可供返回轨道计算、救生轨道计算和返回控制设计计算分别选用。     

卫星光学遥感器光谱波段选择的影响因素

文章详细阐述了大气对太阳辐射在可见光 -近红外段的吸收作用和散射作用 ,并总结了可见光 -近红外波段常用的大气窗口及其透射率 ,最后 ,分析了可见光、近红外、短波红外的波段选择问题     

地磁扰动期间低轨目标轨道预报的误差修正

针对地磁扰动期间大气密度变化造成的低轨目标较大的轨道预报误差,提出一种根据POES卫星观测的极光能量注入数据改进短期轨道预报的方法。分析表明CHAMP卫星的沿迹大气密度及轨道衰减与极光能量注入具有较好的相关性。通过线性回归方法,建立轨道半长轴衰减及阻力调制系数的修正公式,并使用修正后的阻力调制系数取代两行元(TLE)中的该系数带入SGP4模型进行位置预报。该方案考虑了外推过程中地磁扰动引起的大气密度响应,能更准确地反映外推过程中大气阻力对轨道的影响。将其应用到2008年CHAMP卫星和国际空间站的轨道预报中,结果表明,半长轴和位置的预报误差可分别降低50%和30%左右。进一步对不同年份、不同轨道高度的目标进行了预报误差修正的分析,验证了该方法的普适性。     

大气密度对降落伞充气性能的影响

尽管火星表面大气非常稀薄，但降落伞仍是火星探测着陆系统中一种重要的减速装置。文章建立了一个降落伞的充气动力学模型，并根据此模型研究了大气密度对降落伞充气性能的影响。结果表明：降落伞的充气时间和充气距离是随大气密度的减小而增大，同时，随着大气密度的减小，降落伞开始张开的速度变得非常缓慢。     

大气密度对降落伞充气性能的影响

尽管火星表面大气非常稀薄,但降落伞仍是火星探测着陆系统中一种重要的减速装置。文章建立了一个降落伞的充气动力学模型,并根据此模型研究了大气密度对降落伞充气性能的影响。结果表明:降落伞的充气时间和充气距离是随大气密度的减小而增大,同时,随着大气密度的减小,降落伞开始张开的速度变得非常缓慢。     

基于THz大气窗口的金星地表遥感研究

文章以金星快车VIRTIS载荷相关数据为出发点,验证金星大气模型相适应参数及其窗口。并通过模型参数中的THz频谱分布,阐述实现金星地表遥感探测科学目标的THz相适应理论基础,并提出多功能金星遥感构想。     

基于精确星光大气折射观测模型的轨道摄动研究

基于星光折射间接敏感地平自主导航方法,改进了现有的大气密度模型和固定高度(25km)的观测模型,建立了自适应连续高度(20km～50km)的星光折射观测模型,并在此观测模型的基础上深入分析研究了影响导航精度的各种轨道摄动力,包括地球形状各阶摄动力、不同高度的大气阻力摄动力、太阳光辐射压力等.提出一种精简的大气模式--静止变标高球面大气,解决了由于高层大气密度的求解复杂,使大气阻力摄动模型不精确的问题,由此取得了较好的导航定位精度.利用UKF和EKF两种不同非线性算法,对考虑各种摄动力后的导航定位精度进行全面的计算机仿真实验,并就仿真结果进行了误差分析,同时研究了各种有关参数对导航精度的影响.     

大气噪声条件下VLF／LF通信系统仿真

影响甚低频／低频（VLF／LF）通信效果的主要因素是雷电引起的大气噪声,其发生具有随机性,理论分析比较困难。文章利用噪声特征经典分析模型,采用其低通等效形式在Simulnk仿真平台下建立了仿真模型,并对大气噪声条件下的甚低频／低频（VLF／LF）通信系统误码性能进行了仿真研究。     

近场微波成像的实验研究

本文针对转台模式的近场微波成像进行了实验研究。首先介绍了近场微波成像的实验系统，然后考虑到宽频带天线的非理想特性，提出一种近场微波成像系统的实验修正模型。最后基于该模型，给出了利用理想导体长方柱、理想导体圆柱、理想导体正方体盒以及四尾翼导弹模型的实测数据的重建图像。重建图像基本反映了目标的轮廊。     

频率偏置对Ka频段圆极化频率复用数传链路的影响

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,仿真分析Ka频段双圆极化频率复用(简称"圆极化复用")链路可用情况随2个正交射频通道载波中心频率偏置量变化的关系,得出特定链路可用率下频率偏置量与临界接收仰角的定量关系。在此基础上,为了综合衡量频谱利用情况,提出有效频带利用率指标,并依据此指标对地面站的利用方案进行尝试性设计,以达到优化利用频谱资源的效果。研究结果表明:中心频率偏置量与有效频带利用率是对立统一体。增大中心频率偏置量,在特定链路可用率下可增长数传弧段,进而改善链路可用情况,但无法获取最大有效频带利用率。当载波中心频率偏置量为零时,通过选择合适的链路可用率可实现最大有效频带利用率。文章采用的分析方法和提出的有效频带利用率指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为Ka频段星地数传系统设计提供参考。     

低轨卫星编队飞行的地面覆盖及轨道调整

通过施加冲量的方法消除J2项摄动和大气阻力摄动对编队飞行的影响,在编队的相对构型和整体绝对位置得到控制后,研究了低轨卫星编队飞行的地面覆盖问题,最后通过算例给出了卫星编队在南北纬86°之间全球覆盖所需的时间、周期、圈数和覆盖角。计算结果表明,对于偏心率较小的低轨编队飞行,根据本文所推导公式计算出的结果是比较可靠的。