电离层Es对HF和VHF传播信号的影响

Es层是存在于电离层中的电子密度非常高的偶发E层（Sporadic E）,其电子密度可达常规E层的100倍.电离层Es能够反射原本穿透F层的VHF低频段（30~150MHz）无线电波,而且对HF高频段（10~30MHz）无线电波传播具有显著影响.运用垂测和斜测观测数据,研究HF频段Es层电波传播特征,得到了不同类型及不同高度Es层的衰减系数.根据f₀E_s的日变化规律,可得HF频段衰减系数的日变化规律,进而分析并得到Es层对短波传播的影响.不存在电离层Es时,通常无法通过电离层实现VHF超远距离通信.为了对VHF链路通过电离层Es的传播衰减进行定量分析,根据EBU多条链路的观测结果,拟合并建立了电离层Es衰减模型.将该模型、ITU模型和观测数据进行对比,发现本文建立的模型准确度更高.利用建立的模型,对电离层Es不同临频f₀E_s条件下接收信号场强和电压随传播距离的变化进行了计算,结果可为VHF链路设计及建立提供参考.     

电离层Es离子分布数值建模

从离子连续性方程和动量方程出发,比较全面地考虑了太阳光电离、星光电离、地冕电离、星际背景电离和流星离子流等电离源,综合分析Es层的主要动力学过程和光化学过程,以风剪切理论为基础,研究中性成分碰撞、电场作用、金属离子作用和分子离子作用等机制对离子分布的影响,建立了一维时变电离层Es物理模型.对离子产生率、垂直方向的离子速度在高度和时间上的变化进行仿真和计算,得到了在电场及风剪切作用下的离子密度剖面24h内的变化规律.根据建立的模型,以昆明相干散射雷达观测的径向风结果作为模型输入参考,仿真并得到了电离层Es电子密度的时空分布,据此反演出电离层Es临界频率f₀E_s.与昆明站电离层测高仪同时间观测的情况进行对比,结果比较一致,验证了建立的Es层物理模型正确性.     

月球车地球敏感器图像地心位置提取算法

地球是月球上可视半径最大的天体,且在天球上运动范围较小,不存在升降现象.当月球车在月球对地面区域活动时,利用地球敏感器对地球成像可实现月球车长期自主天文导航.地球图像地心位置提取是利用地球敏感器进行天文导航的关键技术之一,直接决定了地球敏感器的观测精度.本文通过研究地球敏感器镜头投影模型分析地球成像规律,提出一种不受地相变化约束的地球敏感器图像地心位置提取算法,采用取半搜索法和循环搜索法两步实现地球真实边缘线的充分筛选,并基于此拟合地心位置.半物理仿真实验校验结果表明,本算法能针对不同地相图像有效提取地球中心,外符合平均精度约为9.78"~16.68",在实验条件随机改变的情况下,地心位置外符合精度标准差互差最大不超过0.98".     

基于可调品质因子小波和簇稀疏增强的磁异常信号特征提取研究

在磁异常信号目标探测中,由于存在背景噪声的干扰,导致采集到的磁信号中的有用特征极其微弱,从而极大地增加了特征提取的难度。文章提出了一种基于重叠簇收缩算法的可调品质因子小波变换的稀疏特征提取方法。与传统的固定品质因子值相比,该方法可根据信号的振荡特性调整品质因子,从而有效地诱导稀疏;此外,重叠簇收缩算法可有效地从具有簇特性的信号中提取微弱特征,从而增强特征的提取精度。经工程验证,将该方法应用于磁异常信号特征提取,可从复杂背景干扰信号中精确地提取出有用的稀疏目标特征。     

含冰模拟月壤水资源提取实验研究

地外水资源不仅可以确保人类在地外的生存,还能够通过光化学反应分解生成H2为火箭补给燃料,是原位资源利用的关键物质资源。文章首先对地外水资源的探测情况以及提取方法研究现状进行综述,然后基于提出的水资源提取新方法搭建了含冰模拟月壤水提取实验装置,并以CUG-1A模拟月壤为原料开展了初步的实验研究。结果显示：对于初始含冰量10%、初始温度-15 ℃的含冰模拟月壤,在500 W加热功率下,1 h之后收集到的冷凝水量为15 g。     

探针校准用ECR等离子体源特性试验研究

为验证ECR等离子体源作为探针校准装置中标准等离子体发生器的可行性,试验研究微波管电流、气压等不同放电条件对ECR等离子体源的耦合作用,以及放电产生的等离子体特征参数的稳定性、均匀性和重复性。结果表明：在合适的放电条件下,ECR等离子体源产生的等离子体特征参数重复性较好,在300 mm×200 mm的空间范围内分布均匀且在2 h内较稳定。因此,可以在探针校准装置中使用ECR等离子体源作为标准等离子体发生器。     

Polar卫星在低高度时表面正高电位的统计研究

基于Polar卫星1996-2008年的表面电压数据,研究了卫星在低轨区域出现正高电位（异常事件）与太阳活动的关系及其发生位置的磁地方时（MLT）分布.研究表明:太阳辐射与异常事件发生次数呈正相关,太阳活动越活跃,异常事件出现次数越多,但不会影响航天器表面电位;异常事件发生占比呈现明显季节性变化,在太阳活动高年,冬季和夏季次数较多,春季和秋季次数较少,在太阳活动低年,每月次数均维持在较低水平,而一个月内异常事件次数没有明显规律;在分布上南北半球表现出相似性,异常事件均不会发生在地磁纬度50°-60°区域,极区和昏侧发生次数较多,而不同的是异常事件在南半球发生得更多更集中;虽然太阳活动与航天器在低高度时表面出现正高电位的次数呈正相关,但即使在太阳活动峰年,航天器异常事件发生率也不超过10%.     

Research Progress of Interplanetary Physics in Mainland China

Significant progress has been made by Chinese scientists in research of interplanetary physics during the recent two years (2018-2020). These achievements are reflected at least in the following aspects:Activities in solar corona and lower solar atmosphere; solar wind and turbulence; filament/prominence, jets, flares, and radio bursts; active regions and solar eruptions; coronal mass ejections and their interplanetary counterparts; other interplanetary structures; space weather prediction methods; magnetic reconnection; Magnetohydrodynamic (MHD) numerical modeling; solar energetic particles, cosmic rays, and Forbush decreases; machine learning methods in space weather and other aspects. More than one hundred and forty papers in the academic journals have been published in these research directions. These fruitful achievements are obtained by Chinese scholars in solar physics and space physics either independently or through international collaborations. They greatly improve people's understanding of solar activities, solar eruptions, the corresponding space weather effects, and the Sun-Earth relations. Here we will give a very brief review on the research progress. However, it must be pointed out that this paper may not completely cover all achievements in this field due to our limited knowledge.     

基于量子化、芯片化的先进计量测试技术发展动态

计量是国家质量基础的重要组成部分,产品质量的提升离不开科学、精准的计量。工业发达国家极为重视计量测试技术的发展。通过搜集、整理量子效应计量、芯片级计量等国内外大量文献资料,归纳分析了近年来国外先进计量测试技术发展动态与趋势。以量子技术和基本物理常数为基础建立量子计量基标准,将大幅提高测量准确度和稳定性,结合量子效应的微加工技术实现芯片尺度的测量等,微纳尺度计量技术也在科学研究、精密测量、智能制造等领域得到广泛应用。本文可为我国计量技术发展提供借鉴。     

多变量全局寻优与智能优化在星座组网中的应用

顶层任务规划通常与星座组网紧密结合,小卫星分散灵活的特性尤其适用于星群规模化在轨运行。针对热点区域覆盖和全球覆盖的不同任务需求,提出了对构型多变量进行全局寻优和利用智能优化技术进行星座构型优化的方法,两种优化方法可分别获得小规模星群最优效能与超大型星群的较优效能。优化方法不受轨道类型和任务目标分布的约束,具有良好的鲁棒性。