多GNSS掩星大气探测卫星星座设计

为减少无线电掩星(RO)大气探测星座的卫星数量并增加探测数据量,将北斗（BD）和GPS、Galileo、GLONASS共同作为探测信源,提出一种多全球导航卫星系统（GNSS）掩星大气探测星座概念和优化设计方法。融合先验大气模型和二维射线追踪算法,建立兼容多GNSS信源的掩星事件前向模拟算法,实现掩星事件快速精确仿真;给出多GNSS掩星大气探测星座参数对探测性能的影响特性,降低了星座模型的复杂度;并利用改进的蚁群算法实现星座参数寻优。设计结果与COSMICII星座相比,卫星数量减少2颗,探测数据量增加了40%,探测均匀性提高了67%。     

基于混合蚁群算法的掩星星座优化设计

针对低地球轨道（LEO）卫星对全球卫星定位系统（GPS）卫星的掩星观测任务,在考虑LEO和GPS卫星几何关系及掩星观测天线视场的条件下,建立轨道模拟系统,对全球和区域内的掩星事件进行了模拟。对单颗卫星,用分离变量法讨论了卫星轨道参数对掩星事件数量和时空分辨率的影响,比较了大气层与电离层掩星事件的差别,并根据分析结果用混...     

机载GNSS掩星观测反演大气折射率廓线研究

作为星载掩星技术的推广,基于飞机平台的无线电掩星技术备受关注。为了将机栽掩星技术更好地应用到工程实践中,文章通过介绍机载掩星探测的基本原理和主要特点、模拟仿真,对机载掩星的反演算法进行了探讨,并给出模拟结果：包括利用STK仿真软件生成仿真场景;采用3维射线追踪技术模拟机载无线电掩星,预报掩星事件出现的时间、仰角,模拟信号传播特征;详细研究大气层内折射率反演技术并给出反演结果。研究结果表明,模拟仿真对机载掩星工程化实现是有益的。最后展望了机载掩星探测的发展趋势,提出了弱掩星信号的捕获跟踪、飞机平台的精度定位测速以及反射信号的抗干扰三项技术及工程化中需解决的技术难点。     

萤火一号火星探测器星星掩星接收机设计实现

对萤火一号(YH-1)火星探测器星星掩星接收机设计实现进行了研究.给出星星掩星探测原理和设计的掩星接收机.性能和地面仿真测试结果表明:掩星接收机各项性能指标优良,灵敏度高,满足中俄联合火星电离层无线电掩星观测试验高精度的探测需求.     

萤火一号火星探测器有效载荷分系统设计

对萤火一号(YH-1)火星探测器有效载荷分系统设计进行了研究.根据YH-1科学探测任务、约束条件和特点,确定了探测器有效载荷配置为等离子体包、磁强计、掩星接收机和光学成像仪.各有效载荷采取单一工作模式,以简化控制.介绍了各有效载荷的控制和数据处理方式,以及有效载荷分系统的巡航段自检、火星空间环境探测、星星掩星实验、拍照、星地掩星实验等工作模式.对有效载荷的数据量进行了分析和设计.分析表明:YH 1火星探测器有效载荷的配置和设计能满足科学探测任务的需要,且具协调性、可操作性和资源利用充分性.     

空间主动光电遥感现状及发展

空间主动光电遥感技术在空间对地观测和深空探测等领域具有广阔的应用前景,探测对象包括地球和地外天体三维地形、地球植被垂直分布、大气气溶胶与云的垂直分布、大气温湿廓线、大气风廓线和特殊气体浓度等。为系统梳理空间主动光电遥感技术,综合分析了国内外空间主动光电高程探测载荷和大气垂直廓线探测载荷的发展历史和现状,提出了未来我国在多波束单光子三维地形探测、高光谱分辨率激光大气探测、差分吸收激光大气探测、激光掩星大气探测和激光海洋探测领域开展更深入研究的建议。     

太空新航线

美欧火星探测任务有效载荷选定 8月2日,美国航宇局和欧空局从19次方案中选定了“外空火星微量气体轨道器”要携带的5台科学仪器,分别是火星大气微量分子掩星光谱仪、高分辨率掩日与天底点光谱仪、外空火星气候探测仪、高分辨率立体彩色成像仪和火星大气全球成像实验设备。这标志着双方在2009年7月一次会议上达成协议的一项联合火星探测计划的启动。     

基于GNSS掩星资料的风云卫星微波载荷产品质量验证与分析

聚焦新一代国产极轨气象卫星微波载荷和全球导航卫星系统(GNSS)掩星临边观测的探测机理,及其各自仪器的性能指标和在轨运行的特点,利用2019年1月1日到12月31日的全球数据,开展基于GNSS掩星资料的风云气象卫星微波观测亮温对比和反演廓线产品质量检验研究。在匹配数据时间分辨率为30 min和经纬度分辨率为0.5°的情况下,亮温偏差小于5 K,大气温湿度探测精度分别为1.92 K和22.8%,同时分析了2019年青藏高原地区大气温湿度的时空分布规律。结果表明:风云气象卫星微波辐射计具有全球全天候探测大气温湿度的功能,在近地面具有丰富的反演数据,而对于GNSS掩星探测资料,3 km以上探测精度优于微波湿度计,近地面数据较少,两者联合,既可以互相补充和验证,又能以青藏高原为例,分析长时间序列气象和气候数据,为后续的气候研究提供基础数据集。     

美台制订气象卫星计划

美国国家海洋与大气局和台湾已制订了一项气象卫星合作计划的初步要求．年内将形成采购策略．希望从2014年开始卫星发射。该计划下的卫星将采用一种较新的方法来获取大气数据。自2006年发射一个验证性星座后．称为“GPS无线电掩星”的这项技术已被用于天气预报业务。2006年发射的系统称为“气象、电离层与气候星座观测系统”（COSMIC）,也是美台合作计划（台湾方面称之为“福尔摩沙卫星”3）。在新的合作计划下,双方将建设COSMIC-2后续星座。GPS无线电掩星技术用于从太空中获取大气密度、压强和温湿度数据。     

电离层小尺度因素对无线电大气掩星弯曲角的影响

历经25年的发展,基于GNSS的无线电掩星技术已经成为一种有效的临近空间探测手段,但是在无线电大气掩星观测及数据处理过程中不可避免地会受到各种误差的影响,其中,电离层是重要误差源之一.由于电离层小尺度因素的存在,GNSS信号在穿越电离层过程中会受到影响,表现为振幅和相位上的振荡,并最终影响反演所得的大气弯曲角产品.文章...     

LEO-LEO微波掩星探测温度和水汽廓线研究进展

低地球轨道卫星间(LEO-LEO)微波掩星探测技术利用水汽吸收线附近信号,通过测量信号的折射和吸收作用,能够在没有辅助背景信息的情况下独立反演温度和水汽廓线,从而克服GNSS-LEO无线电掩星技术在大气中低对流层存在的"温度–水汽模糊"问题.目前,国内外还没有实现在轨的LEO-LEO掩星探测.为了促进我国LEO-LEO...     

火星空间环境探测设计与实施

介绍了萤火一号(YH-1)火星探测器的轨道设计,以及火星空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律,火星大气离子逃逸率,火星地形、地貌和沙尘暴,火星重力场等科学目标.给出了探测器等离子体探测包、掩星接收机、磁通门磁强计、光学成像仪等有效载荷的组成、作用和性能指标.YH-1火星探测器的研制成功为我国后续深空探测活动打下了坚实的基础.     

基于无线电掩星观测的火星高层大气研究

近年来,火星高层大气受到越来越多的关注和研究。由于缺乏磁场的阻挡,火星高层大气与星际空间环境关联密切;同时,低层大气中的活动(例如尘暴)也会对其造成影响。而耦合在火星高层大气中的电离层则使这些过程变得更加复杂。火星高层大气和电离层结构的变化会对火星探测和通信活动造成很大的影响。然而,目前人们对火星高层大气100～130 km高度长期、稳定的观测数据仍然相对较少。文章将首先介绍火星高层大气研究的历史和现状,然后分别介绍本研究组利用无线电掩星实验获取火星130 km中性大气密度的方法、主要成果及未来的工作。     

一种基于掩星测量的月球探测器自主天文导航方法

针对月球探测器自主导航定位问题,研究了一种基于掩星测量的自主天文导航方法。利用星敏感器测量恒星被月球遮挡或从遮挡状态中再现的时刻,并将时间观测量转化为沿恒星星光方向上的距月心最低高度信息,结合月球探测器的动力学模型,建立了基于卡尔曼滤波的掩星观测自主天文导航算法。为实现对掩星现象的及时观测,推导了掩星现象预测算法。数学仿真结果表明,月球探测器掩星自主天文导航原理可行,定位精度优于百米量级。     

利用星敏感器的卫星自主导航

本课题对利用星敏感器进行卫生自主导航问题作了初步的研究，研究表明，当已知地球大气的星光折射模型，则可利用星光折射的测量或掩星时刻的测量来实现卫生的自主导航，在导航过程中不需要精确的姿态确定，研究报告提出了相应的基本导航算法，讨论了误差的影响，通过数学仿真模拟计算，给出了数值结果，提示了这类导航的若干特点。     

萤火一号火星探测器有效载荷数管软件控制技术

对萤火一号(YH 1)火星探测器有效载荷数据管理软件控制技术进行了研究.介绍了软件的组成.给出了控制需求与约束.软件综合利用立即指令队列、事件表、宏指令和指令状态机等机制,实现了对光学成像仪、掩星接收机、磁强计、等离子体探测包4种有效载荷,以及测控数传分系统的控制,可满足YH-1火星探测器的要求.     

卫星轨道参数对LEO-LEO掩星事件切点水平漂移影响的仿真研究

对24小时内LEO-LEO掩星事件进行仿真,分析掩星切点水平漂移的特性。研究结果表明,当卫星轨道参数满足倾角互补、升交点赤经之差为180°、卫星轨道高度接近这三个条件时,掩星切点水平漂移较小;一旦偏离这些条件,掩星切点水平漂移将会增大。文中还综合讨论了卫星轨道参数对掩星数量、分布、切点水平漂移、持续时间、相对角速度等的影响,这些分析结果对于提高LEO-LEO掩星数据反演的可靠性和卫星轨道设计具有较高的参考价值。     

多功能大气探测激光雷达应用

激光雷达具有高的时间和空间分辨率、优越的方向性和相干性、高的探测精度和实时快速的数据获取能力，已经被广泛应用于大气探测、环境监测等领域。随着技术的发展，大气探测激光雷达由最初的单波长、单功能朝着多波长、多功能方向发展，技术更加成熟，操作更加方便。本文将介绍大气探测激光雷达的基本原理，及其在探测大气气溶胶和云、水汽、温度、污染物和大气边界层高度等方面的数据应用。最后，对多波长多功能大气探测激光雷达的数据应用发展进行了总结和展望。     

星载激光遥感技术的发展及应用

文章简要介绍了星载激光遥感的技术原理与特性,并对几种星载激光雷达在大气探测、星体测绘、冰盖监测及全球高分辨率测绘等领域的应用做了介绍,最后分析了中国发展星载激光遥感现阶段的已有基础及对未来的发展展望。     

大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪数字建模与仿真

"高分五号"卫星是中国高分专项工程中的唯一一颗实现高光谱分辨率的遥感卫星,其中搭载的大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪(Atmospheric Infrared Ultra-spectral Sounder,AIUS)是中国第一个星载超高光谱掩星探测载荷,是中国目前光谱分辨率最高的星载傅里叶变换光谱仪。文章基于AIUS的探测原理,以掩星观测路径的能量传输为线索,研究探测仪数据获取链路中各个环节的辐射传输过程,建立了包括大气红外辐射传输仿真和探测器仿真的数字化建模与仿真模型,并对仿真模型进行了精度验证,充分验证了数字仿真模型的有效性和准确性。验证试验结果表明:数字仿真模型具有高精度的数据仿真能力,所有通道仿真数据与实际测量数据相比,相对误差小于2%,数据相似度优于0.99。因此,数字仿真模型能够为"高分五号"卫星大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪在轨成像质量预测、指标参数优化和应用能力评价提供重要的数据支撑。