夜光云为何频频闪现

夜光云是一种罕见的云团,是迄今为止科学界了解最少的气象之一。它一般只在寒冷的高纬度地区露脸。但是,近年来,夜光云越来越多地出现在低纬度地区,并且越来越亮、越来越频繁。这种现象是否是全球变暖所致?美丽的夜光云又是谁的杰作?NASA发射的专门研究夜光云的AIM卫星,能否为人类揭开这个谜团?     

复杂背景下深度学习方法的夜光船舶目标检测

文章针对传统阈值方法难以适用复杂背景下夜光船舶目标检测的问题,提出一种尺寸扩张注意力特征融合的Faster R-CNN方法（Size Expansion Attention Fusion Faster R-CNN,SEAFF）。首先,在Faster R-CNN基础上加入图像尺寸扩张,提升夜光船舶目标空间特征;然后,在深层残差网络后加入注意力机制模块,从通道和空间维度上对夜光船舶目标特征筛选;最后,结合特征金字塔网络,弥补不同层次特征提取缺失现象。实验表明,图像尺寸扩张具有很强的不可替代性,特征金字塔特征融合在抑制夜光船舶目标检测漏检具有显著影响,注意力机制在降低虚警方面有一定影响,同时引入三部分使模型达到最优。此外,通过与主流目标检测模型SSD、YOLOv5、Faster R-CNN对比表明,分别提高11.4、7.1和5.6个百分点。SEAFF模型在复杂背景下船舶夜光目标检测中具有显著优势和潜力。     

珞珈一号科学试验卫星

正2018年6月2日,珞珈一号科学试验卫星在酒泉卫星发射中心成功发射,该卫星由武汉大学牵头,联合长光卫星技术有限公司研制。珞珈一号科学试验卫星是全球首颗专业夜光遥感卫星,主要用于夜光遥感及导航增强技术验证。该星采用一体化架构设计,功能高度集成;采用了高信噪比高动态成像、大量级冲击隔离、帆板自主锁紧展开等创新技术。同时,卫星采用了高精度双星敏联合定姿等主流遥感卫星配置,     

数字全息测量超高速撞击碎片云实验研究

在中国空气动力研究与发展中心(CARDC)超高速碰撞中心(HIRC)7.6 mm超高速碰撞设备的基础上，搭建纳秒级脉冲激光数字全息系统。提出滤波片和衰减片组合布置，减弱超高速碰撞等离子体自发光、提高信噪比的方法。实验获得了2.25 mm铝球弹丸以4.0 km/s的速度撞击0.5 mm厚铝板形成碎片云的全息图。采用小波变换算法对碎片云全息图进行重建，得到超高速撞击碎片云的三维结构和碎片大小。碎片云的轮廓呈椭球型，分为碎片云的前端、核心和外壳，碎片主要分布在弹丸破碎形成的碎片云核心，存在大碎片，且分布较集中，对后板的损伤也严重     

超高速撞击中靶后碎片云的内外边界方程研究

研究超高速撞击防护靶形成的碎片云的形状模型对航天器防护结构设计具有重要意义。文章用数值仿真的方法研究靶后碎片云的内外边界模型:将碎片云根据其材料来源分为靶板碎片云和弹丸碎片云,分别根据各碎片云的分布特点建立碎片云形状的内外边界方程;在双纽线边界方程的基础上,修正为由双纽线方程和圆弧方程组成的边界方程。对比整体碎片云的适用率表明,由双纽线方程和圆弧方程组成的边界方程比单一的双纽线边界方程描述碎片云实际分布更为贴合。     

碎片云撞击密封舱穿孔对其内压力和温度影响研究

为了了解碎片云撞击密封舱穿孔对其内压力和温度的影响程度及规律，以平面激波和热力学理论为基础，建立了碎片云高速撞击密封舱穿孔对其内大气压力和温度影响的模型，通过计算发现模型计算结果与实验吻合得较好。通过模型计算，结果表明：碎片云撞击密封舱舱壁穿孔造成其内大气压力和温度的变化趋势具有相似性；舱壁穿孔瞬间，舱内大气压力和温度只在距穿孔处一定距离发生剧变；碎片云撞击速度越大，引起舱内大气压力和温度的变化也越大。     

基于点云深度学习的对称结构空间目标相对位姿测量

针对对称结构空间目标相对位姿解算过程中点云误匹配带来的误差问题，提出一种基于点云深度学习的对称结构空间目标相对位姿测量方法。首先设计空间目标点云特征提取网络及关键点回归网络，将位姿测量问题转换为空间目标点云关键点回归问题，通过两个并行的回归网络分别输出空间目标平移向量和具有固定标签的目标点云三维边界框角点；其次利用具有连续稳定标签的角点求解目标姿态，可有效解决目标的对称结构导致的点云误配准问题；最后通过仿真数据集的实验表明，该方法相比于传统的点云配准方法有更高的准确率，能够精确求解具有对称结构的空间目标相对位姿。     

空间碎片撞击卫星影响分析及验证

近年来，空间碎片环境日益复杂严峻，对卫星在轨飞行构成严重威胁，发生碰撞风险大幅增加。针对低轨卫星遭受空间碎片撞击问题，分析了撞击产生的二次碎片云损伤机理，提出了利用遥测数据评估撞击产生的影响，分析撞击信息的流程，设计了相应地面验证实验。结果表明:碎片云引发二次损伤为空间碎片撞击卫星主要损伤形式。碎片云可导致多层隔热材料(MLI)发生破损甚至严重撕裂、外翻，同时引起供电线缆损伤、导线被击断。破损的供电电缆，通过大电流后发生断路的可能性急剧提升，对卫星危害巨大。     

机载220 GHz云雷达衰减订正模拟试验

针对220 GHz云雷达回波信号的衰减问题，结合典型云滴谱和云参数，对水云和冰云模拟取样2 100次，应用离散偶极子近似法计算了220 GHz云雷达探测云滴粒子的衰减系数kc和雷达反射率因子Z的关系。在考虑大气和云对220 GHz云雷达信号衰减的基础上，对水云和冰云的机载220 GHz雷达回波强度进行了数值模拟，根据得到的kc-Z关系，进行衰减订正的模拟试验。结果表明:水滴云比冰晶云的衰减系数大2~3个数量级;相对于小粒子的水云和冰云，大气吸收是造成机载220 GHz云雷达衰减的主要原因。高频段的雷达信号在传播路径上的衰减非常明显，本研究中给出的kc-Z关系适用于220 GHz频率雷达的云衰减订正计算。     

珠海一号高光谱影像云检测算法

珠海一号高光谱卫星具有高空间、高光谱、高时间分辨率等特点,有效推动了高光谱遥感数据在农林环境、自然资源探测等领域的广泛应用,其中高精准的云检测是遥感数据预处理的关键步骤。如何对高光谱图像有效特征提取并克服传统云检测方法特征复杂、算法参数多、计算量大、鲁棒性差等缺陷,是高光谱云检测研究的关键问题。为此,提出了一种多尺度特征融合的U型结构网络,模型首先利用残差模块进行特征编码,并将编码进行多尺度融合,在网络的跳跃连接处引入了坐标注意力机制提取有用信息,最后通过残差解码得到输出结果。实验前首先利用主成分分析降维,将高光谱数据重构为4维影像数据,然后通过数据标注与数据增强,建立珠海一号高光谱影像云检测数据集。采用了38-Cloud云数据集训练初始网络参数,随后利用构建的数据集进行迁移学习。实验结果表明,对于所建立的珠海一号高光谱云检测数据集,所提方法的像素准确率达到92.28%,可以实现高精度的高光谱遥感影像云检测。     

圆形箔片云的双站雷达散射截面模型

在海湾战争中,盟军首次使用了圆形箔片干扰.为了弄清这种箔片的特性,我们对由圆形箔片形成的箔片云的双站散射特性进行研究,建立了这种箔片云的双站散射截面模型.在研究中,假定单个箔片分布于铅垂面内,其取向为水平面内均匀分布;发射天线和接收天线为任意椭圆极化,因此研究的结果具有一定的普遍性.     

美俄两卫星太空相撞

分属美国和俄罗斯的两颗卫星于美国东部时间2月10日11时55分（北京时间11日0时55分）在西伯利亚上空约790公里处相撞，所产生的碎片云有可能威胁到在轨航天器的安全。撞击事件是由美国国防部的“空间监视网”观测到的。“空间监视网”随后开始对两团碎片云进行跟踪。     

超高速碰撞数值模拟的工程算法模型

提出了双层板防护结构的超高速碰撞数值模拟的工程算法模型，采取理论分析、经验公式和数值模拟相结合的研究方法来模拟碎片云的产生，以及碎片云对结构的破毁过程。本模型中，碎片云的产生采用理论分析和经验公式得到，结构响应采用有限元动力学软件Dyna3D进行计算。数值模拟结果与文献中给出的破坏效果基本一致，说明提出的工程算法是可行的，模拟得到的结果能定性的描述相应的超高速碰撞的现象，得到基本正确的结果。     

空间非合作目标未知构型重建质量评估方法

针对基于线阵激光雷达扫描重建获得的三维模型,因其构型未知,无法通过模型对比进行质量评估,本文着重研究未知构型的质量评估方法。首先,采用3σ优化的最小二乘法对空间非合作目标点云平面与直线进行拟合;其次,从点云密度、重建几何性质、表面完整度进行重建质量评估,再基于上述三种评估方法建立多因素综合评估数学模型,对三维重建结果进行满意度质量评估;最后通过仿真实验验证评估方法,获得多因素综合评估满意度为95.5889%,实验结果表明该评估方法合理且具有参考价值。该研究不仅能验证基于线阵激光雷达三维重建结果的精度,还为空间非合作目标未知构型质量评估提供一种新的研究思路。     

空间失稳目标线阵雷达成像机理及三维重建

利用线阵激光雷达载荷小、抗干扰能力强等优势,研究空间失稳目标动态测量技术。探究线阵激光雷达成像机理,建立空间失稳目标运动模型,提出基于双切片法的目标可测区域提取机制,实现线阵激光雷达对空间失稳目标的驻留观测扫描;以ICP(Iterative closest point)配准结果为先验信息,提出逆序重建方案,建立重建点云精度以及平均密度评价机制,分析数据冗余对重建精度的影响,采用采样降维的方法进行配准重建计算,提高重建结果精度;最后进行仿真实验检验分析,实验结果表明空间目标可测部位数据提取合理准确,数据输出频率可达 1 Hz ,重建结果满足任务指标要求,重建点云平均密度达到19 mm,重建点云精度达到90 mm,为地面验证及在轨应用提供数据支撑和参考。     

空间飞行器推进系统的故障检测

文中采用基于人工智能条件下的专家系统知识，应用门限算法进行故障特性提取和相应的故障推理机制研究，在由大量小发动机组成的空间飞行器推进系统实验中进行应用，通过已有的实验数据，离线回放表明此方法具有实时检测功能，可以解决工程实际问题。     

基于点云的空间非合作目标初始相对位姿获取

针对空间非合作目标相对位姿解算对点云迭代最近点(ICP)算法迭代初值要求较高,易产生误匹配等问题,提出了一种基于点云分割与点云关键点的ICP初始迭代位姿获取方法。首先,考虑到非合作目标可能具有的高度对称外观,基于LCCP点云分割算法与点云Harris关键点,在已知目标外轮廓点云基础上,设计了点云ICP初始迭代位姿获取方法。该方法具体流程为：点云降采样处理与关键部分提取、关键部分点云多角度预变换处理、最佳点云匹配及初始迭代位姿获取。最后,以某通信卫星模型搭建虚拟验证平台,使用本文提出的方法给出ICP迭代初始位姿并进行对比实验。结果表明,本文提出的点云ICP迭代初始位姿获取方法可有效规避非合作目标高度对称带来的误匹配,可给出较精确的相对位姿。     

固体推进剂火箭发动机中氧化铝粒子产生的内辐射热

利用蒙特卡罗法计算了氧化铝粒子柱状云的发射率。通过由麦椰理论得出的散射相函数来反映各向异性散热的影响。结果表明,在大能见度下,液态氧化铝粒子云的发射率明显地高于各向同性和线性各向异性散射模型的发射率。为了得到好的近似值,对强向前散射的相函数和中等大小的反射率,可以按完全吸收性介质来确定粒子云的发射。     

载人航天器微量污染控制装置实验研究

在分析中长期载人航天器舱室内的微量气态污染来源，以及比较国内外微量污染净化系统方案的基础上，提出适合我国将来发展的空间实验室微量污染净化系统，它由活性炭吸附床、高温催化反应装置、常温催化反应装置、风机、阀门及控制装置等组成。文中重点介绍了高温催化氧化装置实验样机的结构设计和控制方法，在搭建的实验平台上对该净化样机进行了各种工作性能实验研究。实验结果表明：温度控制器控制精度高、装置工作性能稳定、净化效率较高。     

固体推进剂断裂韧性试验方法研究

利用声发射试验系统和CT试样，对HTPB推进剂I型裂纹断裂韧性进行实验研究。通过研究复合固体推进剂的声发射事件特性和裂纹扩展特性的关系，得到一种由振铃计数确定临界载荷的方法，该方法能准确求得断裂韧性。