基于超光谱比值辐射仪的卫星自动化场地定标与分析

针对我国光学遥感卫星高频次和高精度定标的技术需求,以及目前人工方式进行定标的不足,调研国内外卫星定标的发展现状,研制了超光谱比值辐射仪自动化定标系统,并开展了卫星传感器自动化定标的试验。根据场地定标中的参数需求与自动化定标的目标,比值辐射仪设计积分球测量光谱总照度,并通过遮挡的方式实现了光谱漫照度测量,获得卫星定标中的漫总比数据;同时,辐射仪利用光学镜头的方式实现地面辐亮度测量,实现了大气-地表辐射特性的自动观测,同时仪器集成了定标数据实时预处理和远程传送等功能。在2015年敦煌辐射校正场试验中,辐射仪得到了理想的应用效果并获得了大气光学参数、地表反射率的数据,为卫星传感器的定标提供了数据支持。经过与传统测量仪器的对比,地表反射率的相对偏差在0.5%~1.5%,大气参数中光谱辐照度的绝对偏差小于5%,漫总比的绝对偏差不大于0.015%。采用辐照度基法利用测量的数据对Aqua MODIS光学遥感器的通道1～5进行了场地定标,通道1~4的对比相对偏差小于1%,通道5的偏差结果为7.24%,验证结果满足了卫星传感器自动化定标的初步需求。     

北斗二代导航信号抗多径性能分析与仿真

针对北斗二代导航信号抗多径性能的分析需求,推导了基于相干超前减滞后延迟锁定环的码跟踪多径误差评估方法,运用该方法分析了北斗二代导航信号的抗多径性能,仿真表明在多径直达信号幅度比为-6 dB,相关间距为24 ns,信号带宽为24 MHz时,北斗二代导航信号都能区分大于300 m的多径延迟。以MBOC信号为例对不同的多径直达信号幅度比、相关器间距、信号接收带宽、信号组成时导航信号的多径性能进行了仿真。结果表明:在多径直达信号幅度比一定时,提升信号的高频分量,在接收端采用窄相关技术和宽的接收带宽可将北斗二代导航信号的多径误差限制在4 m以内,且衰减速度更快,从而改善信号的抗多径性能。     

A new method to retrieve aerosol optical thickness from satellite images on a parallel system

A wide variety of algorithms have been developed to monitor aerosol burden from satellite images. Still, few solutions currently allow for real-time and efficient retrieval of aerosol optical thickness （AOT）, mainly due to the extremely large volume of computation necessary for the numeric solution of atmospheric radiative transfer equations. Taking into account the efforts to exploit the SYNergy of Terra and Aqua Modis （SYNTAM, an AOT retrieval algorithm）, we present in this paper a novel method to retrieve AOT from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS） satellite images, in which the strategy of block partition and collective communication was taken, thereby maximizing load balance and reducing the overhead time during inter-processor communication. Experiments were carried out to retrieve AOT at 0.44, 0.55, and 0.67μm of MODIS/Terra and MODIS/Aqua data, using the parallel SYNTAM algorithm in the IBM System Cluster 1600 deployed at China Meteorological Administration （CMA）. Results showed that parallel implementation can greatly reduce computation time, and thus ensure high parallel efficiency. AOT derived by parallel algorithm was validated against measurements from ground-based sun-photometers; in all cases, the relative error range was within 20%, which demonstrated that the parallel algorithm was suitable for applications such as air quality monitoring and climate modeling.     

实践十号返回卫星时间同步系统设计与验证

根据返回式卫星的特点,卫星在轨飞行包括两个阶段的时间同步工作模式：1)“返回舱和仪器舱在轨段组合体”时间模式;2)两舱分离后,“仪器舱留轨段”时间模式。因此,如何设计返回式卫星的时间系统,并进行优化使其在不同阶段完成不同任务,是返回式卫星时间系统设计的关键点。返回式卫星时间包括时间产生、时间维护、时间发布及时间传输。返回式卫星时间系统设计就是为了满足时间用户对时间同步精度的需求,通过特定方法和必要手段对星上时间产生、维护和发布机制进行相应的系统设计。针对实践十号返回式科学实验卫星时间同步需求、时间管理模型、时间系统架构以及时间系统的设计进行了说明,并对卫星在整星电测以及在轨运行的验证情况进行说明。     

预警卫星半实物仿真系统设计与实现

国防支援计划(DSP)是美国现役的预警卫星系统,主要对导弹进行早期探测和预警。为评估DSP卫星对目标的探测能力,文中分析了预警卫星的部署情况和工作模式,提出了预警卫星仿真系统的总体设计方案,确定该系统的功能模块以及实现方式;根据预警卫星双波段探测的工作模式构建了红外双色扫描探测模型,提出了基于双霍夫变换的多帧关联目标检测算法,利用目标的运行特性有效去除背景噪声,并结合双波段探测信息融合策略降低卫星虚警率,最后利用双星定位方法预估目标轨迹并对不同发射角目标的预测轨迹与真实轨迹之间的误差进行对比分析。通过试验运行,该系统达到了预期结果,具备对目标导弹的探测和跟踪能力,为导弹性能评估提供一种仿真手段和依据。     

利用云廓线雷达数据分析云光谱结构特征

云在地气系统中扮演着非常重要的角色,当前气候模式的模拟仍然缺乏云体内部精细结构的数据。而用传统的被动卫星辐射计遥感,则会丢失大量的云层垂直分布的信息。正是基于这些原因,NASA提出了CloudSat的发射项目,提供必要的观测以使我们更好的理解云的内部结构。CloudSat于2006年4月28日发射成功,搭载第一个W带(94 GHz)云廓线雷达(cloud profile radar, CPR),可提供连续地、全球时间序列的云的垂直结构和特征。利用CloudSat卫星数据对2009年第8号台风云系“莫拉克”和2009年的第15号台风云系“巨爵”进行分析,根据云检测的结果,获取了雷达反射率、云类型以及云层光学厚度的连续变化特征。这将为我们后续台风云系光学特性的研究提供参考。     

资源三号卫星多光谱数据的大气校正研究

资源三号卫星多光谱数据空间分辨率达到5.8 m,能够很好的应用于地物分类和识别,由于其缺乏短波红外波段,无法采用暗目标法进行大气校正,因此,提出通过6S辐射传输模型构建大气校正系数查找表,结合MODIS数据反演的气溶胶光学厚度参数的大气校正方法,对ZY-3卫星多光谱(MUX)数据进行大气校正。采用敦煌地区星地同步测量的石膏矿、戈壁两种地物光谱对大气校正结果进行了验证,并比较了大气校正前后归一化植被指数(NDVI)。结果表明：大气校正后的地面反射率与石膏矿、戈壁两种地物实测光谱数据相对误差不超过6%;大气校正增大了植被的NDVI与其他地物的NDVI的差值,突出在植被监测方面的应用能力。     

旋转三角形绳系卫星编队系统动态稳定性分析

本文研究了平动点附近的旋转三角形绳系卫星编队系统的动态稳定性问题.为了便于分析,假设系绳始终保持张紧状态,且不计系绳的质量.为了建立更加符合实际的数学模型,考虑了姿态运动和轨道运动的相互影响,即姿轨耦合,并在此基础上推导出了考虑姿轨耦合的非线性动力学方程.最后用数值方法模拟了在不同的旋转速度情况下系统的动态稳定性,模拟结果表明旋转速率越大系统稳定性越好.     

基于散射光谱的空间碎片分类研究

采用地基光谱探测技术,观测到了最低亮度为4.2星等的空间碎片其分辨率为0.5 nm的高精度散射光谱。并对卫星残骸和火箭残骸的光谱数据进行了归一化处理和离散率分析,得到了不同类别目标的明显区别。火箭残骸的多帧散射光谱归一化后线型一致,而对于卫星的多帧散射光谱归一化后线型不一致,对归一化的空间碎片的每一帧光谱求离散率,得到的结果为火箭残骸的离散率低,都在0.978%～3.067%之间,且波动差值及平均值较小;而卫星的每帧归一化散射光谱的离散率高,在3.1184%～19.4727%之间。且波动差值及平均值较大。原因是火箭残骸的结构简单,组成材料较单一,卫星的结构复杂,组成材料较多。因此散射光谱分析可以应用于空间碎片分类的研究。     

医学物理学在亚洲开花——记2006年医学物理世界大会和杭州卫星会议

三年一度的医学物理与生物医学工程世界大会（WC2006Korea）于2006年8月27日至9月1日在韩国首尔举行，同时召开了第6届亚洲、大洋洲医学物理学会（AOCMP）大会，大会的主题是“影像指引着未来医学”（imaging the future medicine），大会的10位特邀演讲者中，有6位讲医学影像或影像引导治疗新进展，特别强调医学影像学对现代医学发展的重要性和挑战性．