射电天文中甚高频干涉仪系统电离层修正的一些注释

本文结合射电天文中具体测量方法并考虑甚高频干涉仪系统参数与电离层参数间的关系,讨论了电离层各种修正方法的含意.结论为:(1)实时实地地测量电离层参数并以同一时间尺度对观测数据作电离层改正是评比各种方法的依据.(2)在信噪比足够的情况下,电离层模型法和双频法用10秒钟的平均观测数据作电离层修正是合理的,但在标准源校准法中,取Dmax=1km,要用约3分钟的平均观测数据作电离层修正才是合理的.(3)当不规则性尺度较基线为长时,标准源校准法可良好地消除它的影响;反之,闭合相位技术可有效地消除它的影响.(4)如果实现双频观测,则双频法是一个有效地消除电离层影响的方法.     

基于北斗GEO卫星双频观测值连续监测电离层延迟

利用北斗GEO卫星观测数据直接计算电离层延迟。由于GEO卫星具有固定穿刺点和静地的特性,使得观测站监测电离层变化时可不考虑空间变化,并可进行连续不间断监测。通过分析北斗GEO卫星三种频率码伪距和载波相位观测值不同组合,选取B1&B2双频计算电离层延迟为最优组合,采用相位平滑伪距的方法计算电离层延迟TEC,相较其他电离层模型,该方法的优点是不会引入模型误差,可得到连续的高精度的电离层延迟监测结果。     

化学物质释放人工改变电离层

考虑中性气体在电离层高度的扩散过程和相应的电离层离子化学过程，研究了利用主动化学物质释放来改变电离层的方法，理论计算了H2O和SF6两种气体释放后电离层随时间的响应过程，结果表明，在电离层高度上气体的扩散过程非常迅速，电离层F区的电子密度有很大程度的减少，而扩散慢且化学反应快的气体对电离层的影响更大，就更加有利于电离层洞的形成。     

电离层薄层高度对电离层模型化的影响

利用IRI2012模型分析了电离层薄层高度的时空变化规律,提出了基于应用中STEC的电离层改正误差分析理论,分析了电离层薄层高度变化的相关影响.结果表明,电离层薄层高度变化对电离层穿刺点位置、投影映射函数值、电离层建模结果、电离层模型精化和电离层模型精度评估结果的影响较大.高度截止角为10°时,电离层薄层高度变化导致电离层穿刺点的经纬度差异最大可达3.2°,投影映射函数最高可引入约15.46%的误差,电离层建模结果差异和建模实用误差最高分别达9.71%,3.64%,采用不同薄层高度数据的电离层模型参数拟合和模型精化结果最大可引入约9.26%的误差,采用不同电离层薄层高度数据进行模型精度评定时最大可引入约9.62%的误差.根据这些研究结果可知:在实际应用中应采用电离层薄层高度模型,并选取较大的卫星高度截止角来减小薄层高度变化引入的误差;采用固定高度时,区域电离层建模采用与实际电离层薄层一致的固定高度;进行精度评估时,参考数据的电离层薄层高度与需要精度评估的电离层模型薄层高度相等.      

风云三号C星GNOS北斗掩星电离层探测初步结果

利用风云三号卫星C星GNOS掩星探测仪电离层数据,分析了2013年10月FY-3C GNOS探测的北斗掩星电离层廓线分布,将2013年10月1日至2015年10月10日期间FY-3C GNOS观测的F₂层峰值电子密度（N_mF₂）与地面电离层测高仪观测结果进行对比,验证了FY-3C GNOS北斗电离层掩星的探测精度.结果表明,FY3-C GNOS北斗电离层掩星与电离层测高仪探测的N_mF₂数据相关系数为0.96,平均偏差为10.21%,标准差为19.61%.在不同情况下其数据精度有如下特征:白天精度高于夜晚;夏季精度高于分季,分季精度高于冬季;中纬地区精度高于低纬地区,低纬地区精度高于高纬地区; BDS倾斜同步轨道（IGSO）卫星精度高于同步轨道（GEO）卫星和中轨道（MEO）卫星.FY-3C GNOS北斗电离层掩星与国际上其他掩星电离层数据精度的一致性对GNSS掩星探测资料的综合利用具有重大意义.      

释放SF6气体扰动电离层时的人工气辉研究

在电离层高度释放SF₆气体能够显著扰动电离层.根据SF₆分子在电离层中的扩散方程,同时考虑其在电离层中主要的离子化学反应,研究了SF₆气体释放后电离层各粒子浓度的时空变化,计算了产生人工气辉的体发射系数和发射强度.结果表明,SF₆气体在电离层高度释放后,电子和O⁺的密度均有大幅度下降,主要的负离子成分由电子转变成SF₅^-;在释放过程中,主要产生777.4 nm和135.6 nm两种气辉,且前者的气辉强度远小于后者;电离层温度对气辉的强度有很大的影响.本文的数值计算与美国IMS/SF₆实验观测数据进行比较,结果近似,且通过数据比较还能准确推断出实验时当地的电离层温度.     

利用射电天文观测数据确定电离层行扰速度的新方法

当米波射电望远镜的观测视场内，有三个以上的射电源时，考虑天线跟踪的影响，提出了一种确定电离层行波扰动水平速度的新方法，并给出计算实例，讨论了误差。     

星载SAR电离层探测及误差补偿

工作于低频波段的星载合成孔径雷达(SAR)信号会受到电离层的显著影响,因此在系统设计时必须考虑相应的补偿方法。基于此,首先开展了适用于低频大宽带SAR模式的电离层影响评估研究,建立了基于勒让德展开的五阶误差分析模型,可有效解决传统模型各阶次耦合问题。其次,针对背景电离层色散问题,开展了基于双频自聚焦算法的补偿研究,利用ALOS PALSAR数据进行了半物理仿真验证,电离层反演精度优于0.4TECU,可有效提升图像聚焦质量;针对法拉第旋转角误差,利用ALOS PALSAR回波散射矩阵信息开展了补偿研究,结果显示,相比官网提供的补偿参数,误差可进一步降低27%。上述基于回波数据本身的补偿研究,可避免第三方数据精度差、分辨率低、需地面接收机、传播路径不一致等问题,同时降低了载荷成本。最后,结合SAR高分辨率特性,基于回波的电离层反演可有效提高现有电离层探测能力,开展了PALSAR-垂测仪联合反演电子密度研究,其结果比仅垂测仪数据精度普遍提高了30%以上。研究成果可为未来低频星载SAR的系统设计提供技术支撑。     

电离层暴时经验模型STORM在中国区域的适应性研究

利用中国区域内9个垂测站1976---1987年一个太阳活动周期的电离层暴时f0F2数据, 统计分析了电离层暴事件的等级, 以及不同等级的电离层暴随季节和地磁纬度的分布特征. 研究发现, 中小型电离层暴在春秋季发生的概率较大, 不同季节的发生次数与地磁纬度具有明显的关系. 利用STORM模型对电离层暴时f0F2和大型及特大型电离层暴时f0F2的预测值与月中值进行了比较. 结果表明, 除了冬季误差增大外, 发生电离层暴时STORM模型能够有效地改善月中值模型. 增加中国的暴时数据, 并提高对冬季的暴时参数f0F2的预测是改善STORM模型的重要因素. 建立合适的暴时指数来预测f0F2是未来研究的重点.      

利用人工神经网络预测电离层f0F2月中值

提出了利用人工神经网络技术预测电离层临界频率月中值的方案。在利用人工神经网络技术研究电离层月中值隔月变化规律的基础上,考虑足够的周年和黑子周期变化的数据训练网络,使ｆ０Ｆ２月中值预测值与实测数据比较平均误差为０．３４ＭＨｚ预测精度有了较大改进,最后采用分形学的基本理论得到电离层ｆ０Ｆ２月中值的分数维为３,选用３个输入量,分别预测高,低年ｆ０Ｆ２月中值,与实测数据比较平均误差为０．３ＭＨｚ。     

Ionospheric correction using GPS Klobuchar coefficients with an empirical night-time delay model

We proposed an ionospheric correction approach called NKlob to mitigate the ionospheric delay errors. NKlob is a modification of the original GPS Ionospheric Correction Algorithm (ICA), which uses an empirical night-time model depending on the time, geomagnetic location and periodicities of the ionospheric behavior to replace the night-time constant delay in GPS ICA. Performance of NKlob was evaluated by the independent total electron contents (TECs) derived from Global Ionospheric Maps (GIMs) of the International GNSS Services (IGS) and Jason-2 altimetry satellite during 2013–2017. Compared to GIM TECs, NKlob corrects 51.5% of the ionospheric delay errors, which outperforms GPS ICA by 6.3%. Compared to Jason-2 TECs, NKlob mitigates the ionospheric errors by 58.1%, which is approximately 3.7% better than that of GPS ICA. NKlob shows significant improvement in low-latitude and equatorial regions with respect to GPS ICA, meanwhile exhibiting comparable performance at middle and high latitudes. Since NKlob only requires slight technical changes at the processing level of GPS receivers, we suppose that it can be easily implemented for better ionospheric delay corrections of real-time GPS single-frequency applications.     

CT图像环状伪影校正方法

CT图像环状伪影是由探测器像元响应不理想等因素造成的,它导致CT重建图像的降质,影响了图像的后续处理和量化分析.提出了一套完整的算法完成CT伪影校正:基于探测器像元通道响应不一致性的校正,通过偏置和增益校正对硬件响应不一致性进行补偿;基于投影正弦图的校正,通过数字滤波提取正弦图上残余的线状伪影,属于CT图像重建前的一种预处理校正方法;基于重建图像的校正,通过坐标变换将直角坐标系中的环状伪影变为极坐标系中的线状伪影进行处理,属于一种图像后处理方法.这些算法已经用于基于YXLON XRS232 9″图像增强器的CT重建,在保证图像质量的基础上环状伪影得到有效校正.      

Refinement of global ionospheric coefficients for GNSS applications: Methodology and results

We developed the methodology for the optimal estimation of global ionospheric coefficients of the current Global Navigation Satellite Systems (GNSSs), including the eight- and ten-parameter Klobuchar-like as well as NeQuick models. The ionospheric coefficients of those correction models are calculated from two sets of globally distributed tracking stations of the International GNSS Services (IGS). Performance of the re-estimated Klobuchar-like and NeQuick coefficients are validated during 2002–2014 over the continental and oceanic areas, respectively. Over the continental areas, GPS TECs derived from 40 ground GPS receivers are selected as reference. The eight-, ten-parameter Klobuchar-like and NeQuick models can mitigate the ionospheric delay by 65.8, 67.3 and 75.0%, respectively. Over the global oceans, the independent TECs derived from Jason-1&2 altimeters are used as reference. The re-estimated ionospheric correction models can mitigate 56.1–66.7% of the delay errors. Compared to the original GPS Ionospheric Correction Algorithm (ICA), performance of those eight-, ten-parameter Klobuchar-like and NeQuick models has improved 3.4, 5.9 and 13.4% during the whole test period, respectively. The methodology developed here takes the advantage of high-quality ionospheric TECs derived from the global network of GNSS receivers. The re-estimated ionospheric coefficients can be used as precise ionospheric products to monitor and assess GNSS broadcast ionospheric parameters and to improve the performance of various single-frequency GNSS applications.     

智能交通系统中的运营车辆优化调度研究

阐述了遗传算法GA(Genetic Algorithm)和禁忌搜索法TS(Tabu Search)的基本原理,有机结合两者优点,构成混合遗传算法HGA(Hybrid Genetic Algorithm).针对公交车辆调度现状及所处的运营环境,运用HGA的智能化特征,进行了公交车辆智能调度研究.仿真表明,基于GA-TS的混合遗传算法优化公交车辆运营调度,能够有效地改善原有公交车辆运营调度的不足,提高动态运营决策效率和服务质量.与常规方法相比,运行效率提高15%,时间缩短5%,这为公交车辆智能化运营调度提供合理、可行的调度手段.     

基于遗传算法的最佳熵阈值图像分割法

将遗传算法用于图像分割的Ｋａｐｕｒ 等人提出的最佳熵阈值确定法（ 简称ＫＳＷ 熵法） 中,进行了针对图像分割遗传程序所需的参数设计．ＫＳＷ 熵方法具有很多优点,但同时也存在弱点：需要大量的运算时间,特别是在计算多阈值时．因此需要引入优化算法．Ｊ． Ｈｏｌｌａｎｄ 的遗传算法是具有鲁棒性和自适应性的搜索方法．采用遗传算法实现单阈值和多阈值图像分割,实验结果表明分割速度快于传统的ＫＳＷ 熵法,缩短了运算时间．     

基于遗传算法的最佳熵阈值图像分割法

将遗传算法用于图像分割的Kapur等人提出的最佳熵阈值确定法(简称KSW熵法)中,进行了针对图像分割遗传程序所需的参数设计.KSW熵方法具有很多优点,但同时也存在弱点:需要大量的运算时间,特别是在计算多阈值时.因此需要引入优化算法.J. Holland的遗传算法是具有鲁棒性和自适应性的搜索方法.采用遗传算法实现单阈值和多阈值图像分割,实验结果表明分割速度快于传统的KSW熵法,缩短了运算时间.      

基于光电响应模型的CCD像素响应不均匀性校正方法

从理论上分析了CCD暗电流和光电响应不均匀性产生的原因 ,根据光电响应模型提出了CCD像素光电响应不均匀性的校正方法 ,推导出了像素光电响应不均匀性的校正系数的计算方法 ,并给出了校正性能评价方法。针对实际校正中干扰光的影响 ,提出了采用变波长去除干扰方法 ,用以对校正方法进一步修正和加强校正的稳定性。研究表明 ,能量和噪声的变化对提出的校正方法影响小 ,校正过程不受信号分布形式的影响 ,校正量对信号能量变化具有自适应性特性。仿真和实验结果验证了校正方法和校正系数算法的正确性和可行性。     

Optimization of communication network topology for navigation sharing among distributed satellites

Navigation sharing among distributed satellites is quite important for coordinated motion and collision avoidance. This paper proposes optimization methods of the communication network topology to achieve navigation sharing. The whole communication network constructing by inter-satellite links are considered as a topology graph. The aim of this paper is to find the communication network topology with minimum communication connections’ number (MCCN) in different conditions. It has found that the communication capacity and the number of channels are two key parameters affecting the results. The model of MCCN topology for navigation sharing is established and corresponding method is designed. Two main scenarios, viz., homogeneous case and heterogeneous case, are considered. For the homogeneous case where each member has the same communication capacity, it designs a construction method (Algorithm 1) to find the MCCN topology. For the heterogeneous case, it introduces a modified genetic algorithm (Algorithm 2) to find the MCCN topology. When considering the fact that the number of channels is limited, the Algorithm 2 is further modified by adding a penalized term in the fitness function. The effectiveness of these algorithms is all proved in theoretical. Three examples are further tested to illustrate the methods developed in this paper.     

First MAGDAS installation at Fayum in Egypt

We have installed the first MAGDAS magnetometer at Fayum in Egypt. The ambient temperature in the initial sensor house varied more than ±4 °C in one day (24 h period). This variation made the magnetic data useless. To correct this problem, (1) a new sensor house was re-constructed which reduced the diurnal variation to less than ±1 °C, and (2) the “Uozumi Temperature Correction Method” was introduced. As a result, good data is now arriving in real time at a central facility in Japan.     

无网格SPH法中守恒光滑法的修正

守恒光滑法CSA(Conservative Smoothing Approach)是解决传统SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法稳定性问题的一种很有效的方法.研究发现在SPH法中运用所谓的守恒光滑法并不能保证系统的总物理量(质量、动量或者能量)在每个时间步均守恒,而是随着时间在理论值附近波动,对计算结果的精度有一定的影响.对此提出了守恒光滑法的修正公式,对SPH控制方程得到的各个粒子的物理量进行CSA光滑,然后运用文中提出的CSA的修正公式把对该粒子物理量的改变量加权平均给邻域内各个粒子,从而确保了SPH算法中系统的总物理量(质量、动量以及能量等)在每个时间步均守恒,而且由于减少了CSA对SPH得到的各个粒子物理量的过分光滑,从而提高了计算精度.物理意义、理论推导以及文中的算例均证明了这种修正的有效性.