星载“偏振交火”传感器设计及初步在轨应用

针对近地表细颗粒物含量的卫星遥感精度问题，系统提出了“偏振交火”的卫星遥感策略和模型，开发了高精度偏振扫描仪(POSP)和多角度偏振成像仪(DPC)双偏振载荷套件，装载在大气环境监测卫星上并成功发射。本文在介绍“偏振交火”原理的基础上，系统论述了载荷工程的实现方法和在轨应用方法，初步展示和评估了在轨应用效果。在轨初步应用结果显示:双偏振载荷间能够实现稳定交火工作，视场匹配精度优于0.077 POSP像元;基于L1级数据初步开展了双偏振载荷间的辐射和偏振交叉定标/验证，共有波段拟合优度(R²)分别达到0.999和0.993;基于“偏振交火”载荷观测数据融合反演的近地表PM2.5与地基网络监测结果的相关性为0.684，偏差落在期望误差(EE)范围内的比例为88.36%。初步在轨结果达到了预期应用目标，显示了“偏振交火”方案在气溶胶污染监测方面的应用潜力。     

大动态范围双通道相机的光谱定标

双通道相机采用高亮度探测通道和低亮度探测通道动态范围相结合的方式,实现对观测视场内大辐亮度动态范围场景的成像;光谱定标的目的是得到大动态范围双通道相机的相对光谱响应。文章分析了使用光栅单色仪对双通道相机进行光谱定标时存在的问题;通过光谱定标光源功率调整和光谱定标光源相对光谱分布的传递测量,克服了光谱定标光源能量、标准探测器的动态范围、双通道相机响应动态范围三者不匹配的问题,解决了低亮度探测通道光谱定标时弱单色光信号标定的问题;对光谱定标光源的偏振态进行了调制,减小了测量光束偏振态引入的测试误差,分别实现了响应度差异大的两个通道的光谱定标。     

大气环境监测卫星校飞试验设计与验证

针对大气环境监测卫星上国际首次采用主被动结合探测体制的效能,在卫星研制初样阶段开展了多载荷综合探测航空校飞试验,验证了大气探测激光雷达(ACDL)探测性能以及双偏振载荷匹配探测原理,并为地面应用系统提供真实遥感数据源,验证数据处理方法的正确性。详细介绍了大气环境监测卫星校飞试验的总体设计方案,系统阐述了试验目的、系统构成、试验过程,对试验结果进行了详细分析,为卫星发射入轨后应用效能保证奠定了基础,同时为后续校飞试验积累了经验。     

大气环境监测卫星方案设计与技术特点

大气环境监测卫星(DQ-1)是国家民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星，其运行于705 km高度的太阳同步轨道，装载大气探测激光雷达(ACDL)、高精度偏振扫描仪(POSP)、多角度偏振成像仪(DPC)、紫外高光谱大气成分探测仪(EMI)及宽幅成像光谱仪(WSI)等5台遥感仪器，通过主动激光与被动高光谱、多光谱、多角度、偏振等手段结合，实现对大气CO2、细颗粒物、污染气体、云和气溶胶等要素，以及对大气环境、水环境和生态环境等进行大范围、连续、动态、全天时的综合监测;卫星CO2柱浓度探测精度优于1 ppm，为国际最高。卫星入轨后各分系统工作正常，在轨测试结果均满足要求，能够进一步提升我国大气环境综合监测、全球气候变化和农作物估产、农业灾害等应对能力，推动生态环境、气象、农业农村等领域遥感应用。本文概述了DQ-1卫星的总体设计方案，总结了卫星的主要技术特点及创新点，介绍了卫星系统在轨测试情况，并对卫星的应用前景进行了展望。     

星载大视场多光谱高分辨率CCD相机光学系统的设计

文章阐述了星载大视场多光谱高分辨率CCD相机光学系统的设计过程 ,并给出了设计结果。该系统采用像方远心光路与多光谱棱镜分光型式 ,4个谱段在整个视场的调制传递函数在Nyquist频率 77lp/mm处均接近衍射极限 ,满足了色漂移、多光谱光学配准、偏振、光学热补偿等工程要求。     

星载降水测量雷达有源定标技术研究*

针对降水测量雷达的定标需求,提出基于四个有源雷达定标器的多站有源定标方法,给出定标器布设方式,并设计有源定标时序。分析定标过程中的误差源及其对定标精度的影响,仿真验证表明,四站有源定标的波束匹配偏差定标精度优于0.01°,系统定标精度优于1dB。方法在满足高精度定标的同时,能够实现在降水观测模式下对雷达性能的评估,降低天地定标试验的复杂度。     

日光诱导叶绿素荧光超光谱探测仪偏振响应抑制与测试

为提高陆地生态系统碳监测卫星日光诱导叶绿素荧光超光谱探测仪（简称超光谱探测仪）植被荧光探测精度,需降低光学系统偏振灵敏度,即对超光谱探测仪偏振响应进行抑制。文章利用斯托克斯-穆勒体系对超光谱探测仪光学系统进行偏振特性分析,对前置光学系统引起的偏振响应进行理论分析,从而确定采用双巴比涅消偏器实现全光路消偏的方案;同时对偏振测试系统中主要误差源（即测试系统残余偏振度）的影响进行理论分析,建立了“积分球光源+扩束系统+偏振元件”的低残余偏振度的偏振测试系统,对超光谱探测仪偏振灵敏度进行了测试。测试结果表明,超光谱探测仪偏振度为0.65%,满足高精度植被荧光探测需求。     

海洋一号C/D卫星在轨交叉定标设计

为了满足定量遥感对海洋水色遥感仪器定标精度定期监测的需求,提出海洋一号(HY-1)C/D卫星在星上配置具备高光谱分辨率与高辐射定标精度的定标光谱仪的设计方法,实现对同一卫星平台载荷设备的交叉定标。根据交叉定标基本原理,给出HY-1C/D卫星在轨实现交叉定标的流程设计,指出星上定标光谱仪作为参考遥感器需要满足的设计要求,并从工程实际角度对在轨交叉定标精度进行了预估。结果表明:在轨同平台交叉定标设计能够有效提升光学遥感器之间的交叉定标精度。     

采用连续旋转检偏器的天空偏振光探测装置设计与实现

为了实现对运动目标与天空散射光的偏振分布模式进行快速、有效的探测,根据连续旋转检偏器光强度透射的数学模型,利用光电传感器的积分特性,设计并构建了采用连续旋转检偏器的偏振成像探测装置。测试结果表明,该装置对偏振光的角度的测量精度优于0.069°（3σ）,偏振度的测量精度优于0.12%（3σ）。一幅偏振图像的探测时间达到0.7s。在偏振度低于4%的情况下,仍可以探测到有规律的偏振分布模式,其抵抗恶劣天气的性能优于现有的偏振导航探测装置。     

基于深度学习的在轨辐射定标方法研究

辐射定标是将卫星传感器的计数值转化为具有物理意义的数值的关键环节。传统的在轨定标方法都是基于一天的数据,定标精度受限于当天的地面测量数据和天气情况。文章提出了一种基于深度学习的在轨定标新方法,其思想是利用定标场地的大量历史卫星影像、历史大气数据和历史光谱数据,通过对这些数据的学习和筛选,构建和真实场景最接近的定标场地模型。利用这一定标场地模型,模拟出待定标卫星成像时刻对应观测几何下的表观反射率,实现传感器的绝对辐射定标。为验证新方法的有效性,分别利用场地定标法、交叉定标法和深度学习定标法对"高分一号"卫星PMS2相机进行在轨辐射定标。结果表明,深度学习定标法的定标精度和场地定标法接近,优于交叉定标方法,且具备交叉定标方法的成本低、频率高、可实现历史数据再定标等优点,是一种比较理想的在轨定标新方法。     

基于FY4A-AGRI反演东北地区云顶高度

云对全球的能量收支及大气循环系统具有不可替代的调节作用,是影响天气及气候变化的重要因子。云顶高度作为云的重要参数,有助于分析云在大气中的物理机制,对局部地区监测和预报具有实质性作用。基于多通道扫描辐射成像仪(AGRI)数据反演东北地区云顶高度,采用红外分裂窗查算表方法,并对不同季节和不同云类型建立查算表,探讨基于静止卫星反演中高纬度地区云顶高度的可行性。同时,引入主动式高精度仪器正交偏振云-气溶胶偏振雷达(CALIOP),结合11、12 通道亮温数据搭建云顶高度反演模型。分析结果表明:1) AGRI遥感的云顶高度与CALIPSO搭载的CALIOP云顶高度变化趋势一致,算法计算效率较高;2) 从4个季节的统计结果来看,均方根误差(RMSE)上都小于2.3 km,平均偏差在500 m左右,受季节的影响较小,反演结果与CALIOP探测结果具有较高的一致性;3) 利用该方法基于AGRI结果精度不亚于官方采用的CO2薄片法,该方法估算的RMSE和相对误差较小,并且该算法的反演模型只提取红外分裂窗区通道数据,无需大气廓线资料进行辅助计算,节省计算资源,提高计算效率。     

复合噪声调频干扰的极化滤波方法

基于瞬态极化理论研究了复合噪声调频干扰的极化滤波方法。在对多个噪声调频干扰源合成信号的极化起伏特性进行分析的基础上,提出了复合噪声调频干扰的瞬态极化估计方法和基于MLP的极化滤波抑制方法。最后,利用计算机仿真实验验证了文中所提方法的有效性和可行性。     

自适应三维极化滤波

三维极化滤波能够更好地利用空域信息,在极化域-空域联合滤波,因此能够抑制二维正交极化滤波不能滤除的干扰,达到更好的滤波效果.实际应用中,信号通常是未知的或者变化的,要达到好的滤波效果,必须实时更新滤波参数.针对未知的或缓变的信号环境,提出了一种自适应三维极化滤波算法,利用历史杂波数据来估计杂波的极化信息,据此对天线进行调整,以对接收信号滤波.最后通过Matlab仿真验证了该算法的有效性.     

浅析高功率微波武器的研究与发展

随着外层空间日益军事化,作为反卫星武器的高功率微波武器的研究与发展备受关注,其军事价值日益显现.对高功率微波武器的作用效能及特点作了详细分析,重点评述了各主要军事强国在高功率微波武器方面的研究情况.最后分析了高功率微波武器的发展趋势.     

某推进剂用聚氨酯包覆层配方研究及性能测试

利用2,4-甲苯二异氰酸酯(TD I)和液化4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MD I)的混合酯合成聚异氰酸酯,进而合成聚氨酯(PU)粘接剂,选择有机物联二脲作为该粘接剂的填料。以上述两者作为某推进剂包覆层的主成分,得到的包覆层较单体二异氰酸酯合成的PU粘接剂和无机填料得到的包覆层具有良好的力学性能、相容性、防NG迁移性和阻燃性等。研究结果表明,选择TD I和液化MD I的比例为7∶3,联二脲加入量为40%较为适宜。同时,对力学性能、相容性和阻燃性改善的原因也进行了探讨。     

基于异向介质的高增益圆极化微带天线的设计

文章提出一种基于人工异向介质(metamaterials)覆层的高增益圆极化微带天线。采用商业软件AnsoftHFSS对该天线的电特性进行了仿真。仿真结果表明,人工异向介质覆层将普通的圆极化微带天线增益从7.8dB增加到了11.4dB,同时保持了良好的圆极化特性,并且该天线具有结构简单、易于加工等特点。     

基于进化神经网络的组合导航系统滤波算法研究

组合导航系统中,卡尔曼滤波算法的估计特性依赖于精确的系统模型和准确的外观测数据.任何一个条件不满足将导致滤波精度下降甚至发散.为此,本文引入进化神经网络和自适应卡尔曼滤波技术.仿真结果证明,文中所提算法能够有效克服常规卡尔曼滤波的缺点,并保持较高的精度.     

激光模拟单粒子效应试验研究

脉冲激光模拟单粒子效应是单粒子效应地面实验模拟中新近才发展起来的一种方法.本文主要介绍脉冲激光模拟单粒子效应的基本原理、实用性及特点,结合实验室从俄罗斯引进的激光模拟单粒子效应试验系统.选取了几种典型星用器件,在国内首次开展了激光模拟单粒子效应试验研究,研究表明脉冲激光模拟方法是一种有效、安全、经济、方便的地面模拟单粒子效应的方法,它可以很大程度上弥补了传统地面模拟单粒子效应方法的不足,是地面评估星用器件和集成电路抗辐射加固的另一重要方法.     

有源多假目标干扰的极化特征及其识别研究

研究了有源多假目标等欺骗性电子干扰的极化识别问题。首先分析了有源假目标干扰和雷达目标的极化特性,从理论上讨论了有源假目标干扰识别的可行性,并设计了有源假目标干扰的极化识别算法。最后,结合实测数据,计算机仿真实验验证了识别算法的可行性和有效性。