人工神经网络与遥感FTIR对大气有机污染物的实时监测

利用遥感FTIR对大气中的有毒、易挥发有机化合物(VOCs)进行了实时定量测定,得到了待测物的积分浓度(PIC)。所测定的五种有毒易挥发有机化合物为甲醇、三氯甲烷、正己烷、丙酮和正丁醇。它们的FTIR光谱图存在着严重的混迭干扰现象,用人工神经网络法(ANN),成功地预测出了各污染物的浓度,并且给出了波数-吸光度-时间三维图,以及大气中污染气体浓度随时间的变化。结果表明,本方法对一定空间范围内的污染物定量分析,能够得到较为满意的结果,遥感FTIR可以作为连续实时监测的警报装置。     

微波加热技术简介

微波是波长1cm到1m的电磁波,其频率为3×104MHz到3×102MHz,属超高频电磁波,它成功地应用于电视广播、微波通讯、雷达及卫星通讯方面．微波与微波等离子体除了作为信号传输手段在通讯领域有着广泛的应用外,在非通讯领域中的应用也有了迅猛的发展．20世纪60年代以后,微波作为一种新型能源在工业上得到了广泛的应用．如化学研究     

基于卫星高光谱遥感的2007年-2017年新疆地区大气NO2时空变化趋势分析

自2013年国务院颁布《大气污染防治行动计划》等大气综合治理政策以来,我国东部地区大气颗粒物等重要污染物得到了有效控制。伴随着我国能源政策的变化,西北地区在加大能源开发力度的同时,大气污染亦呈现加剧趋势,但在之前的研究中未得到重视。卫星遥感的监测手段较地面观测具有不受地域限制,观测时间长,观测污染物种类多等优势。其中,星载紫外-可见高光谱仪OMI自2005年在轨运行,在大气污染的时空变化趋势探测、排放源估计以及模式的同化和验证等科学应用中得到广泛应用。中国科学技术大学的卫星对流层NO₂柱浓度产品,通过对OMI原始测量光谱的二次标定和气体反演算法的关键优化,在与地基观测的结果对比验证中呈现良好的相关性,适合用于我国高气溶胶背景下的大气污染分析。结合中国科学技术大学OMI NO₂数据产品,我国新疆地区大气NO₂污染的时空分布特征得以表征。在2007年-2017年期间,新疆地区的NO₂污染集中分布于北疆,其中“乌鲁木齐-昌吉-石河子”城市群（乌昌石地区）与新疆总体NO₂水平月变化相关性很强（相关性系数r=0.942,p-value<0.01）。新疆NO₂年际变化存在明显阶段性特征,与相关政策以及能源行业排放变化相符：2007年-2010年变化趋势不明显,2014年较2010年总体年平均浓度增长18.5％,其中乌昌石地区增长41.3％;2017年较2014年总体平均浓度下降26.4%,乌昌石地区下降42.8%。乌昌石地区由于石油化工企业,经济开发区等分布密集,成为NO₂污染的聚集区,与乌鲁木齐市,昌吉市NO₂变化具有强相关性（r=0.982,p-value<0.01;r=0.951,p-value<0.01）。受采暖时期排放以及特殊气象条件控制,乌昌石地区NO₂污染峰值为12月,冬季污染尤其显著;在2007年-2016年采暖期间（每年10月-次年4月初）,乌昌石地区NO₂水平有显著上升趋势（显著性水平α=0.01）,在未来大气治理中需要格外关注。     

基于多源数据的新疆棉田螨害大范围监测研究

针对新疆棉田传统螨害监测方法耗时低效的问题,提出了一种基于冠层高光谱、近地多光谱、环境数据与地面调查相结合的多源数据棉田螨害大范围监测方法。首先,分别采集地面尺度的棉花冠层350~2 500 nm高光谱遥感数据和不同时期低空尺度的棉田无人机多光谱遥感影像数据,通过分析高光谱的原始光谱和一阶微分光谱特征,提取出了4个螨害敏感波段,分别为：绿光波段553 nm附近、红光波段680 nm附近、红边波段680~750 nm、近红外波段760~1 350 nm,这几个波段同时包含在无人机搭载的多光谱传感器波段范围内,验证了低空尺度下无人机遥感螨害监测的可行性。其次,初选23种植被指数和13种田间环境数据,结合地面调查的螨害发生情况做相关性分析。其中,SAVI、OSAVI、TVI、NDGI、平均湿度、温湿系数和10 cm土壤平均温度均与螨害发生达到极显著相关水平（sig≤0.01）;RDVI、RVI、MSR、最高温度、平均温度、积温、10 cm土壤最高温度和10 cm土壤平均湿度均与螨害发生达到显著相关水平（sig≤0.05）。选取sig值在0.05以下的15种特征值,分别建立基于单一环境数据、单一植被指数、环境数据与植被指数相结合的3种支持向量机（SVM）棉田螨害发生监测模型。最后,根据评价效果最优的监测模型,绘制不同时期的螨害遥感监测空间分布图,通过统计分布图中螨害和健康像元数计算出螨害面积占比,将螨害占比与同时期田间环境数据进行相关性分析,筛选出显著特征值,再通过多元逐步回归分析法确定出与螨害面积值关系最密切的环境因子,建立棉田螨害面积预测模型。结果表明：基于单一环境数据的棉田螨害发生监测模型准确率为62.22%,基于单一植被指数的棉田螨害发生监测模型准确率为75.56%,基于环境数据与植被指数相结合的棉田螨害发生监测模型效果最优,准确率为80%。螨害面积预测模型的决定系数R2=0.848,模型拟合度较好。本研究基于多源数据建立的棉田螨害发生监测模型和螨害面积预测模型,可以为新疆地区棉田螨害的大范围监测和趋势预警提供参考。     

基于DSP + FPGA的PMSM控制系统设计与实现

面向低轨卫星载荷测试中可灵活配置和小体积宽带信号模拟的需求,采用了AD9361和Zynq-7000构成了信号模拟系统,AD9361射频捷变芯片具有宽带、小型化特点,基于SOC架构设计的Zynq-7000运行Linux操作系统,可完成低轨卫星轨道的位置、速度以及卫星接收信号的多普勒值计算,Zynq-7000通过寄存器实现对AD9361射频捷变芯片参数配置,同时将接收信号多普勒值计算结果通过AXI总线实时设置AD9361射频捷变参数可实现70MHz至6GHz低轨卫星载荷接收信号的模拟。论文给出了基于Zynq-7000芯片Linux操作系统下实时轨道参数和信号参数计算的流程和结果,测试了AD9361射频捷变芯片模拟生成的低轨卫星载荷接收信号性能参数。     

基于三模冗余设计的低成本高可信微纳通用计算机

引入商用现货技术成为微纳卫星设计的发展趋势。针对微纳卫星电子系统低成本、小型化、高可靠的应用发展需求,分析对比国内外微纳卫星星载计算机设计特点,提出一种基于三模冗余设计的低成本、高可信微纳通用计算机体系架构,利用接口标准化、软件分层化设计和三模冗余、硬件看门狗等加固设计,构建了一套通用、稳定、可靠的电子系统,并展望了其在科学实验与新技术演示验证、分布式空间系统、军事等方面良好的应用前景。     

危化品运输跟踪监测系统上位机的设计与实现*

针对危险化学品的特殊运输环境和事故风险,设计了一种基于卫星通讯系统的危险化学品运输跟踪监测系统,并结合百度在线地图和C#、JavaScript语言实现了上位机端的远程监控,重点介绍了远程监测中心的数据通讯方式、GIS可视化、运输状态监控的实现。终端检测到的信号通过GSM短信或TCP/IP方式反馈至监控中心,由监控中心上位机对数据进行自动处理和图形化显示,并对危险情况进行预警。经过测试和分析,系统的操作界面简洁直观,检测精度满足运输需求,能有效提高运输过程中的安全性。     

同轴三反线阵空间相机宽视场波前误差的在轨检测方法

针对同轴偏场三反射镜系统,提出了一种宽视场波前误差检测方法。通过3个视场的波前误差检测,得到相应视场像差的Zernike多项式系数,利用该Zernike多项式系数减去设计误差后,随视场的变化为二次曲线,通过抛物线插值即可得到任一视场的Zernike多项式系数。仿真研究了Zernike多项式系数随视场的变化以及拟合精度等问题。仿真结果表明:对于原始设计误差,其Zernike系数随视场的变化需要用3次或4次曲线拟合;对于由主镜面形误差、次镜位置误差、次镜面形误差和三镜面形误差等引起的各视场波前误差,其Zernike系数随视场的变化可用直线或2次曲线拟合。通过事先存贮设计误差,仅需3个波前传感器即可实现全视场波前误差估计。Zernike系数估计误差在10-5量级。     

去除大气邻近效应影响的遥感图像MTF计算方法

考虑到大气对遥感影像成像的模糊作用,在常用刃边法测量调制传递函数(MTF)的基础上,在大气校正中对邻近像元效应进行校正来去除大气MTF的影响,在真实的表反射率图像上利用刃边法计算MTF,结果更加接近实验室测量值,客观反映了传感器的MTF。此外,通过模拟实验分析了气溶胶光学厚度对在轨测量MTF的影响,表明该方法比传统刃边法更加适合在轨测量传感器MTF,更客观反映了传感器真实成像特性。