电离层的运动与电波频率的变化

本文对从空间缓慢变化电离层反射的回波的多卜勒频移进行了讨论,认为反射面的运动和媒质的运动可以分开,等效镜反射面不一定在偏区.提出了利用寻常波和非寻常波多卜勒频移反演等值面运动速度剖面的方法.      

电离层中小尺度扰动的多频多普勒快速探测与分析

电离层反射回波的高频多普勒频移测量是研究电离层扰动的重要方法之一.利用基于单频信号相位变化率测量的实时探测方法,获取连续高精度多频多普勒频高图,以实现中小尺度电离层扰动的快速探测研究.该方法被应用于敏捷式高性能电离层无线电多频探测系统样机平台.经验证在该平台上获取的多普勒频移分辨率可达0.039Hz,频高图探测周期最短小于1min.基于这种快速探测方法和平台在武汉观测站进行了较长时间的观测和数据采集,获得高精度多普勒频移并反演出电子浓度等值面法向运动速度,得到电离层反射寻常波的多普勒频高图和垂直扰动速度等信息,进而推演出电离层扰动随时间和空间的实时变化特征.对这些时域信号进行频谱分析,初步结果显示这些扰动主要是由极区活动激发的中国中部地区冬季出现率较高的中尺度TID.此外,对三种常用的电离层扰动反演分析方法进行了对比研究,结果显示电离层扰动的变化趋势基本一致,说明观测数据和研究方法可靠稳定,为多频多点电离层扰动的传播特性观测研究提供了基础.      

气溶胶光学特性偏振遥感反演算法

陆地上空大气顶的辐射主要由大气散射和地表反射组成,一般地表反射的贡献要大于大气散射的贡献,使得陆地上空气溶胶的特性提取非常困难,而偏振信息只强烈依赖于散射粒子的特性,发展基于偏振信息的气溶胶反演方法是非常有效的. 通过对矢量辐射传输方程求解进行研究,基于倍加累加法矢量辐射传输模式分析影响气溶胶反演的主要因素,确定多维参数查找表建立方法,利用POLDER(Polarization and Directionality of the Earth-s Reflectances)提供的反射率和偏振反射率数据,发展了一种利用反射率和偏振反射率查找表迭代查找反演气溶胶光学参数和地表反射率的算法,实现了对北京、香河、Dalanzadgad观测站上空气溶胶光学厚度、粒子半径、折射指数和地表反射率的反演.用AERONET(Aerosol Robotic Network)地基数据对反演结果进行了验证.     

基于轨道参数和SAR回波数据的多普勒调频率快速估计

多普勒调频率是SAR方位向压缩的关键参数之一. 调频率的失配会带来严重的方位向散焦, 从而影响成像质量. 基于减灾、防灾目的, 需要对SAR数据快速成像, 从而相应要求对多普勒调频率进行快速估计处理. 根据多普勒调频率快速估计需求, 提出了一种基于轨道参数法和Map Drift算法估计多普勒调频率的综合反演算法, 利用多普勒调频率与距离的关系, 简化整个估计流程, 从而提高估计速度. 同时给出了一种块数据筛选的方法, 用于选择综合反演法中所采用的块数据. 实验结果表明, 综合反演法能够在满足成像质量要求的基础上, 快速估计出多普勒调频率.      

无碰撞低β磁流管中的非线性波

对无碰撞低β磁流管中柱对称状态下等离子体非线性静电波的存在进行了研究, 其结果表明: (1)若参数满足0<|(a/M2-1)E₀|<1, 存在着非线性周期波;(2)若|(a/M2-1)E₀|=1, 存在着隆起和下凹的孤立波, 也存在着激波;(3)若|(a/M2-1)E₀|>1, 存在着周期波, 也存在着隆起的孤立波。还对波的某些特性进行了研究。      

对流层特大暴雨天气对电离层变化的影响

研究气象活动对电离层变化的影响．利用时序叠加方法，通过对1958-1998年期间发生在武汉的5次特大暴雨天气事件对武汉上空电离层变化的影响进行分析，发现：(1)特大暴雨能够引起低电离层，fbEs和，f0Es参量较明显地减小；(2)特大暴雨对电离层F区寻常波描迹的最低虚高h′F和电离层等效峰高hpF的参量也有一定影响，且随着雨量的增大这种影响作用也会增加；(3)特大暴雨对电离层其他参量影响甚弱或没有影响．本文认为，特大暴雨天气事件对电离层的影响主要来自于动力过程，特别是特大暴雨激发的或相伴的大气重力波、潮汐波和行星波等长周期大尺度过程的作用．     

微波干涉仪测量羽流电子密度反演方法

利用微波干涉仪进行推进器羽流密度测量的反演方法研究.重点针对羽流等离子体密度反演的Abel逆变换数值求解,采用离散化算法、三次样条插值算法、Hankel-Fourier算法以及Nestor-Olsen算法等四种方法进行仿真分析和比较.通过对这四种方法在无噪声和有噪声两种情况下反演误差的比较,找出适用于实际干涉仪数据处理的方法;通过对采样点数和反演之间的关系分析,给出解决欠采样问题的方法和数值参考;在分析比较的基础上,总结数值处理的必要步骤.利用模拟实验测试数据进行验证并对反演结果进行分析.      

线性系统传递函数频域辨识的一种方法

本文提出一种由SI/SO线性系统频率特性求其传递函数参数模型的算法。与已有的各种方法相比,它具有四个特点:(1)传递函数模型中包含延迟因子,适用范围广泛;(2)可对延迟参数作出估计;(3)通过对模型零、极点分布的分析在程序中自动判定模型的阶次;(4)采取了提高算法稳定性的措施,使计算程序达到实用水平。由于此算法同时解决了模型的结构辨识与参数估计两方面问题,提高了计算程序的效能与通用性。文中给出了四个辨识的例子,并与文献中的方法作了比较。     

台风激发的声重力波的可探测性研究

通过对北京大学高频多普勒台站(39.4°N,116.2°E)多年的观测资料及相关台风资料的统计分析,着重研究了高频多普勒探测手段对由台风引起的扰动电离层响应的可探测性问题.通过对台风登陆前后的高频多普勒观测记录的细致分析及与宁静条件下记录的对比研究,表明高频多普勒观测手段可以很好地探测由台风激发的声重力波,尤其是对台风登陆前后所激发的扰动具有较高的可探测性.在所分析的24次台风事件中有明显扰动记录的高达22次(22/24).结合观测事实与Huang等的统计结果(2/12)进行了比较,并进行了可能的原因分析.通过数值模拟的方法对观测到的主要扰动的非线性传播过程进行了模拟再现,结果基本上与观测结果及线性传播理论一致.确认了一般情况下高可探测性这一事实,但同时也表明可探测性和台风激发源与探测位置及中尺度TIDs在电离层中的传播模式有密切关系.      

一种利用正交变换的MIMO差分模型线性辨识算法

本文提出一种利用正交变换对多输入-多输出差分模型进行线性辨识的算法。这种算法具有以下优点:(1)由于正交变换具有保范性质,本算法能有效地避免病态问题;(2)模型阶次与参数可同时估计,从而它非常便于实际应用。     

高精度多普勒频高图的获取和分析

电离层高频反射回波的多普勒频移是研究电离层扰动的一个重要参数。在数字测高仪探测中，高分辩率的多普勒频移一般在漂移测量中获得，但这种测量方式探测的频点少，不能获得扰动的高度剖面；而在频高图模式下，虽然工作的频点多，能够获得电子浓度的高度剖面的信息，但探测的多普勒频移的分辩率低，无法用来精确检测电离层扰动。实际的电离层高频回波一般为窄带信号，由此本文中提出了一种新的分析方法，利用DGS-256数字测高仪频高图模式下记录的16个多普勒通道的数据，通过反傅里叶变换还原成时域信号，采用最小二乘法估计相邻时间点的相位差，获得高精度多普勒频高图。作为实例，利用该方法分析武汉电离层观象台数字测高仪观测站的观测数据，得到了多频点的多普勒频移曲线。结果表明：在DGS-256数字测高仪频高图模式下能够得到高精度多普勒频高图，这在电离层扰动探测和研究中很在意义。     

利用返回散射技术确定运动目标地面径向轨迹

本文提出了一个在高频地面返回散射探测中,利用高频雷达所获得的数据:最小时延线和目标信号时延以及目标运动的多普勒频率测量值计算离散的运动目标地面距离的方法.它不需要中点实测或假设的电离层数据,而仅用单站资料就可以完成.最后给出此法的计算结果与实验结果的比较说明了此方法的可用性.      

Ascent guidance law for a horizontal take-off vehicle with a multi-combined cycle engine

This paper researches the ascent guidance law for the vehicle with a multi-combined cycle propulsion. The guidance law comprises two parts, namely, the off-line optimal trajectories generation and online guidance. With respect to the off-line part, disturbances are discretized and incorporated into the trajectory optimization problem; subsequently, a set of trajectories is calculated to constitute a database. To quickly obtain a database that comprises a large number of trajectories, a novel ascent profile is proposed with respect to height and velocity. Based on this profile, only inequity constraints exist in the optimization model, and the original optimization problem is converted to a parameter searching problem. The optimal trajectories are calculated using a hybrid optimization method that comprises a particle swarm optimization (PSO) method and the Hooke-Jeeves (HJ) method. With respect to online guidance, the profile is updated using a radial basis function neural network (RBFNN) based on the current flight states and the database. Simulation validates the efficiency of the proposed optimization method by comparing the method with the pseudospectral method; the robustness of the guidance law is also validated using Monte Carlo simulation.     

Adaptation of the bottomside electron density profile of the IRI model to data of topside radiosounding

A method is proposed for reconstructing the electron density profiles N(h) of the IRI model from ionograms of topside satellite sounding of the ionosphere. An ionograms feature is the presence of traces of signal reflection from the Earth's surface. The profile reconstruction is carried out in two stages. At the first stage, the N(h) –profile is calculated from the lower boundary of the ionosphere to the satellite height (total profile) by the method presented in this paper using the ionogram. In this case, the monotonic profile of the topside ionosphere is calculated by the classical method. The profile of the inner ionosphere is represented by analytical functions, the parameters of which are calculated by optimization methods using traces of signal reflection, both from the topside ionosphere and from the Earth. At the second stage, the profile calculated from the ionogram is used to obtain the key parameters: the height of the maximum hmF2 of the F2 layer, the critical frequency foF2, the values of B0 and B1, which determine the profile shape in the F region in the IRI model. The input of key parameters, time of observation, and coordinates of sounding into the IRI model allows obtaining the IRI-profile corrected to real experimental conditions. The results of using the data of the ISIS-2 satellite show that the profiles calculated from the ionograms and the IRI profiles corrected from them are close to each other in the inner ionosphere and can differ significantly in the topside ionosphere. This indicates the possibility of obtaining a profile in the inner ionosphere close to the real distribution, which can significantly expand the information database useful for the IRTAM (IRI Realmax Assimilative Modeling) model. The calculated profiles can be used independently for local ionospheric research.     

由高频无线电波反射回波参数反演电离层运动和结构的高度剖面

本文从广义电波射线微分方程组出发,导出了时变、不均匀和各向异性电离层介质中高频无线电波反射回波的可测参数与电离层的运动和结构参数之间的积分方程组,并给出了利用现代数字测高仪中的多普勒图、定向图、频高图和测距图,反演电离层的结构和运动随高度的分布剖面的计算方法.根据这种反演方法,单站探测电离层运动和结构剖面时有多种可测参量的组合方式.文中提出了一种最佳的参量组合方案,为探测设备的改进和观测记录的分析提供了理论依据.      

“嫦娥4号”中继星开环测速方案设计与试验验证

针对深空探测器轨道测量任务高精度测速需求,提出了一种开环测速方案。首先,采用窄带模式对深空探测器下行信号进行采集记录,利用傅里叶变换+线性调频Z变换+本地重构相关联合信号处理方法,对探测器主载波信号进行处理,自适应提取探测器主载波频率;然后,基于主载波频率获取反映探测器相对于测站速度运动关系的多普勒频率,并评估多普勒频率的随机噪声水平;最后,将基于本文的多普勒频率与深空站测速基带多普勒频率、累积载波相位测速多普勒频率进行比对,并将3种多普勒频率输入探测器联合定轨程序,进一步评估本方案获取的多普勒测速绝对精度。基于"嫦娥4号"中继星在轨实测试验数据分析表明:所获得的多普勒频率提取精度为10 m Hz,优于深空站基带测速多普勒频率与累积载波相位测速多普勒频率精度;联合定轨表明:多普勒测速绝对精度为0.2 mm/s,有效验证了深空开环测速技术,为后续深空探测器轨道联合测量系统研制奠定了技术基础。     

面向编队飞行的天文多普勒差分/脉冲星组合导航

太阳光较强,太阳多普勒差分导航测量精度高,但难以提供多方位速度信息。恒星星光弱,恒星多普勒差分导航测量精度低,但可提供多方位速度信息。为了提高航天器的天文自主导航能力,提出一种面向编队飞行的天文多普勒差分/脉冲星组合导航方法。利用3颗及以上的脉冲星导航是完全可观测的,但滤波周期较长,难以获得连续的导航信息。3种导航方法具有互补性,可以进行组合导航。利用扩展卡尔曼滤波器作为导航滤波器来融合天文多普勒差分和脉冲到达时间,并为编队飞行提供绝对和相对导航信息。仿真结果表明,该组合导航方法能为编队飞行提供高精度的绝对和相对导航信息。     

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。