分类： 地球科学 >> 地球化学 提交时间： 2019-04-10
摘要： In the past two decades, Global Navigation Satellite System-Reflectometry (GNSS-R) has emerged as a new remote sensing technique for soil moisture monitoring. Some experiments showed that the antenna of V polarization is more favorable to receive the reflected signals, and the interference pattern technique (IPT) was used for soil moisture and other geophysical parameters retrieval. Meanwhile, the lower satellite elevation angles are most impacted by the multipath. However, electromagnetic theoretical properties are not clear for GNSS-R soil moisture retrieval. In this paper, the Advanced Integral Equation Model (AIEM) is employed using the wave synthesis technique to simulate different polarimetric scattering at the specular directions. Results show when the incidence angles are larger than 70º, scattering at RR polarization (The transmitted signal is Right Hand Circular Polarization (RHCP), while the received one is also RHCP) is larger than that one at LR polarization (The transmitted signal is RHCP, while the received one is Left Hand Circular Polarization (LHCP)), while scattering at LR polarization is larger than that at RR polarization for the other incident angles（1º~70º）. There is an apparent dip for VV and VR scattering due to the Brewster angle, which will result in the notch in the final receiving power and this phenomenon can be used for soil moisture retrieval or vegetation corrections. The volumetric soil moisture (vms) effects on their scattering are also presented. The larger soil moisture will result in lower scattering at RR polarization, and this is very different from the scattering of the other polarizations. It is interesting to note that the surface correlation function only affects the amplitudes of the scattering coefficients at much less level, but it has no effects on the angular trends of RR and LR polarizations.
分类： 地球科学 >> 大地测量学 提交时间： 2019-04-04
摘要： GNSS-R/IR（GNSS-Reflectometry/Interferometric Reflectometry)遥感是利用导航卫星反射信号或直射信号与反射信号的相干信号对地观测的新兴遥感方式，在国内外引起广泛关注。为将GNSS-R/IR技术的应用领域拓展到地表冻融状态的监测上，本文利用冻融土混合介质介电常数模型计算土壤介电常数，采用双站全极化相干反射率模型和随机粗糙面散射模型, 分别计算了经冻融土反射的GPS相干反射量的镜像反射率，以及GPS非相干反射分量的漫散射特性；并模拟分析了冻融转换时，GPS多路径信息（GNSS-IR）以及包含漫散射信号的延迟多普勒图（GNSS-R）的变化特征。理论研究表明冻融转换过程中，地表介电常数的变化导致GPS多路径信息和延迟多普勒图的明显变化。本文从散射机理上揭示了利用GNSS-R和GNSS-IR遥感进行地表冻融特性监测的理论依据。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-06-28
摘要： 作为下一代射电望远镜，平方公里阵列望远镜（SKA）经过多年的筹备，第一阶段(SKA1) 已经在2021年7月开工建设，SKA1正式运行后预计每年将产生750PB的科学归档数据，这些数据将存储在世界各地的SKA区域中心供科研工作者使用。本文将SKA观测台站、中央信号处理器、科学数据处理及区域中心等各个阶段的模型进行量化分析，以SKA1的高优先级科学观测为主要依据，得出每个阶段的数据流评估情况，以及对科学数据处理算力的需求。以当前SKA1-Low和 SKA1-Mid的阵列为例，总结了包括分辨率、灵敏度、UV覆盖等影响干涉阵列布局的关键因素；最后使用OSKAR进行干涉阵列的数据模拟，通过对SKA1-Mid的模拟得出系统的可扩展性和稳定性，通过对SKA1-Low在CSRC-P上的模拟，可以看出中国SKA区域中心原型机设计经过了充分的论证和优化，并得出了详细的算力需求以及数据量的详细信息。SKA对数据处理、计算、存储等的需求，将需要电子、通信、信息、计算机等技术和交叉学科的联合推动。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-06-28
摘要： 平方公里阵列望远镜（SKA）作为最大的射电望远镜，其观测产生的数据将首先由澳大利亚和南非两个台址国传输到百公里左右的科学数据处理中心，然后通过高速网络分发到上万公里距离的各个SKA区域中心。具有SKA 10%规模的SKA1阶段，每年预计有750PB的数据需要通过至少100Gbps的网络分发到各个SKA区域中心（SRC），如此高的网络带宽和数据规模对数据的传输分发带来极大挑战。本文通过对TCP/UDP/HTTP等不同网络协议的分析，并使用当前射电天文领域不同的软件进行测试和研究，得出了目前在10Gbps网络的基础设施下最佳的传输方案参数，文中讨论了影响高速传输的因素，给出了相应的性能优化的策略，在SKA1真正的观测数据产生之前，将为中国SKA区域中心的网络建设和布局提供技术基础。描述的技术细节和方法可供相关科学应用参考和使用。最后讨论并展望了未来SKA网络需求的挑战。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-05-29 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： FocusGEO是上海天文台自行研制的新一代地球同步轨道动态监视系统，与大部分商用成熟的天文望远镜相比缺乏标准的硬件底层驱动，同时受到运行环境限制，无法设计开发基于Linux的RTS2或基于Windows的ASCOM的全自动化软件系统。研究团队针对FocusGEO的特殊需求，自行设计开发了一套基于Windows的软件系统，可实现望远镜自动观测、资料实时处理、数据传输与数据管理等过程。介绍了软件系统的实现框架、整体流程和数据并行处理的原理，并重点讨论图像实时转换与传输和数据实时处理与入库的实现方法。长时间的观测运行表明，软件系统工作稳定可靠，可为非通用望远镜系统的自动控制软件开发提供借鉴。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-05-15 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 低插入损耗、边带陡峭的带枝节的双模弯曲方环形带通滤波器，用于射电天文K波段(18-26.5GHz)多波束接收机的小型化集成下变频系统。该滤波器采用正交直连馈线，获得低插入损耗，再加载调谐枝节构成一个边带陡峭的宽带滤波器。从测量结果可知：单环滤波器的3dB带宽为42.8%，在17.4GHz-26.9GHz频带内的回波损耗小于-20dB，插入损耗为-1.05dB。15.1GHz-16GHz和28.1GHz-28.9GHz的阻带抑制度大于35dB；双环滤波器的3dB带宽为39.8%，在17.7GHz-26.5GHz频带内的回波损耗小于-14dB，插入损耗为-1.27dB。12.8GHz-15.3GHz和27.9GHz-30.6GHz的阻带抑制度大于35dB。两个滤波器的测试结果和仿真结果吻合度很高。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 随着数据记录速率的提高以及对数据准确性的要求，老的采集系统已经不能满足新的要求，迫切要求采用新的终端和技术。Mark6是麻省理工学院研制的最新的记录终端，已经用于主要的天文机构，比如JIVE, KASI, Max-Planck-Institute等。首先介绍了VLBI数据记录终端的现状，给出了上海天文台对Mark6软硬件的调试与配置;然后介绍了使用Mark6与CDAS2互连进行数据记录的测试及分析;最后对Mark6系统的应用及相关软件的后续研发进行了简洁阐述。可为后续终端采集系统的安装、配置及升级提供指导及参考。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 天马望远镜Ka波段宽带接收机是研究恒星形成、星际介质以及深空探测的重要观测平台。论述了接收机核心器件Ka波段宽带圆极化器的研制过程。该器件由90°两壁波纹移相器和改进型双脊波导形式的正交模式藕合器构成，工作频带为26.5 ~40 GHz，相对带宽达到41%。首先介绍了圆极化器的应用背景及工作原理，继而进行模型设计和仿真优化，最后进行结构设计和样品实测。实测结果显示，移相器的相移误差为904°,轴比达到0. 6 dB，正交模式藕合器的交又极化为-26 dB ,隔离度为-35 dB ,器件端口驻波均低于-18 dB，实测结果与设计仿真相符。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 消除综合孔径望远镜子孔径之间的相对光程差是实现高分辨率干涉成像的前提条件，条纹检测法是一种检测相对光程差的有效办法。因子孔径的空间位置排布使干涉条纹具有一定的方向性，若不能精确获知干涉条纹的角度，则无法沿条纹的法线方向行采样，进而无法根据对比度变化曲线的最大值获得子孔径之间的最小光程差位置。提出了一种基于傅里叶变换和图像二值化闺值遍历的获得干涉条纹角度的方法，首先介绍了算法的基本原理，其次通过对条纹角度为43。的仿真数据进行算法验证得到的角度为43. 007 8 0，与理论值的误差为0. 018%，证实了方法的可行性。最后对比了未旋转相机和旋转相机两种情况下的条纹对比度变化曲线，可知通过旋转相机使条纹转至相机靶面纵轴方向再进行采样的办法，更有利于精确得到相对光程差的最小位置。
分类： 其他 >> 综合 提交时间： 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要： 文章全面介绍了太空活动所需时空基准的基本内涵和相互关联，概述了国内外在时间系统、天球参考架、行星历表、脉冲星计时等时空基准方面的发展现状，分析了我国与国外在发展太空活动相关时空基准方面的差距和原因，在此基础上提出了发展思路和建议。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： GNSS 信号在卫星发射以及接收机接收的传输过程中存在设备时延。设备时延与钟差、模糊度等密切相关，很难将其与它们完全分开。通常，根据实际需要将设备时延与其相关参数组合形成不同的相对设备时延。如果能更好地将这些相对设备时延进行分类和区分，对高精度的GNSS 应用具有重要的参考意义。分别介绍了目前基于设备时延提出的几个常用偏差：码间偏差、未校准的相位时延、频间钟差偏差和系统间偏差，详细说明了它们的概念、产生原因、解算策略及相关研究进展。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 电离层格网信息决定了 RTCA 协议下的 SBAS 增强系统的服务等级。通过对 WAAS 3 颗GEO 卫星播发的电离层格网信息进行长期分析，获得了 RTCA 协议下格网电离层在电文编排、更新周期、格网分布等方面的详细播发特性。通过解析实际 WAAS 电离层格网电文，设置不同的可用性条件，详细分析了每个格网点的可用性，得到当以 GIV EI = 15 为门限值时，WAAS播发 263 个可用性为 100% 的电离层格网信息，覆盖包括整个北美大陆及海岸线 20◦以外的大部分地区。通过对比 WAAS 采用的 Kriging 和部分其他增强系统采用的 IDWK 插值方法的格网可用性，得出结论：IDWK 方法仅对参考站布设范围内的格网点具有较高的可用性，Kriging 插值方法以增加 GIVE 为代价，大幅拓展了可用格网点覆盖范围，但也造成脱离大陆的夏威夷群岛上空的格网点完全不可用。利用 CODE 发布的 GIM 模型对 WAAS 可用格网点的格网改正精度进行分析，得到，当 GIV EI < 14 时，不同 GIVEI 格网电离层垂直延迟的改正精度差异较小，GIM 评估的格网电离层垂直延迟的改正精度与纬度相关性较大。在中低纬地区虽然穿刺点分布密集，但其格网改正精度低于高纬地区。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 2020 年 7 月 31 日上午，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。随着北斗系统的逐步完善以及精度的不断提升，用户对北斗系统的完好性要求也越来越高。北斗三号系统在广播星历中利用 SISAIoe, SISAIocb, SISAIoc1 和 SISAIoc2 这 4 个参数表示星历和钟差参数精度，但是目前 4 个 SISAI 参数尚未在接口控制文件 (Interface Control Document, ICD) 中给出用户算法，使北斗三号系统的完好性服务不能应用于实际。研究了北斗三号系统基本完好性参数SISAI 的等级转换算法和用户使用算法，并根据国际民航组织 (International Civil Aviation Organization, ICAO) 非精密进近 (Non-Precision Approach, ICNPA) 阶段完好性要求，利用国际 GNSS 监测评估系统 (International GNSS Monitoring and Assessment System, IGMAS) 全 球网实测数据和北斗三号卫星广播星历中 SISAI 参数，对北斗三号系统的完好性服务性能进行了初步验证分析。试验结果表明，随着北斗三号系统组网完成，利用 SISA 参数转换和用户使用算法，北斗三号系统 NPA 阶段完好性服务能力为 100%。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 星系面亮度轮廓的成分分解有助于理解星系的形成与演化。已有若干个基于大样本星系图像给出的星系结构成分分解星表，它们在星系结构的统计性质研究上具有重要意义，但由于个体拟合结果相差较大，当选取低表面亮度星系 (low surface brightness galaxies, LSBG) 进行小样本研究时，会导致较大偏差，因此，研究这些星表结果的异同十分必要。基于 Meert 等人(M16 星表) 和 Dom´ınguez 等人 (MPP-VAC 星表) 发布的星系成分分解星表，对两个星表在单成分拟合及两成分分解的结果进行了比较，得到主要结论如下：对于单成分拟合样本，两个星表各拟合参数的结果比较接近。而对两成分拟合结果进行比较后发现，在早型星系中，除了 S´ersic指数，两个星表核球成分拟合结果的一致性略好于盘成分，核球与盘成分的半光半径、面亮度和视星等的平均弥散比分别为 0.83, 0.94 和 0.52；在晚型星系中，两个星表盘成分拟合结果的一致性要显著好于核球成分，核球和盘成分的半光半径、S´ersic 指数、面亮度和视星等的平均弥散比分别为 4.9, 3, 3 和 4。而造成两个星表两成分拟合结果差异的主要原因是 MPP-VAC 星表对因中心像素太亮而影响拟合的星系在拟合时限制了 S´ersic 指数 n 的取值范围，使所得成分分解的结果更为合理。依据 LSBG 的定义，发现晚型星系中 LSBG 候选体占 12%，其中只有 1/4 的星系被两个星表共同认定为 LSBG，而由于拟合结果差异使得剩余 3/4 的星系仅被一个星表判定为 LSBG。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 差分码偏差 (differential code bias, DCB) 在 GNSS 时空信息的生成及其传递过程中具有关键作用，DCB 参数的特性分析对于促进 GNSS 高精度导航定位及授时应用具有重要意义。基于中国科学院 (Chinese Academy of Sciences, CAS) 和德国宇航中心 (German Aerospace Center, DLR) 发布的 DCB 产品，对 GPS 卫星频内偏差 (intra-frequency bias)、频间偏差(inter-frequency bias) 以及 BDS 卫星频间偏差平均月稳定度进行了分析，研究了不同电离层处理策略对频间偏差周期特征的影响。结果表明，两家分析中心提供的 GPS 卫星频内偏差的平均月稳定度小于 0.07 ns，GPS 卫星和 BDS 卫星频间偏差的平均月稳定度分别小于 0.08 ns 和 1.12 ns，GPS 卫星频间偏差的稳定度优于 BDS 卫星；部分 GPS 卫星 C1C-C2W 频间偏差存在周年或半周年的周期变化，且两家 DCB 产品的周期没有因解算方法不同存在差异。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 原子钟通过稳定的频标来测量时间，但频标输出信号会受到不同来源噪声的影响，因此原子钟间相位偏差可以看作服从幂律 ∑hαf α 的连续随机过程。该随机过程并非平稳的，一般是通过高阶的差分使得序列平稳化，常用的时域频率稳定度评估方法便是采用此种思路。幂律噪声实际是对白噪声过程进行微分和积分得来，不同幂律的噪声对应不同的随机微分方程，实际上幂律噪声的仿真也是通过白噪声基于此实现的。首先介绍了不同幂律噪声的鉴定方法，并结合文献给出常见幂律噪声对应的微分方程；然后介绍了不同频率稳定度评估方法之间的关系和其相应的传递函数，并简单总结了其置信区间的计算方法。该文的工作有助于构建原子钟随机模型和频率稳定度评估方法。
分类： 天文学 >> 天体物理学 提交时间： 2023-01-06
摘要： 平方公里阵列(Square Kilometre Array, SKA)射电望远镜将在多个科学方向取得革命性的突破, 而SKA软件系统是影响科学产品的关键因素之一. SKA区域中心是天文学家进行SKA数据分析、科学研究和学术交流的平台. 处理SKA科学数据的软件环境需要具备通用性、灵活性和高适应性. 中国科学家已经建成了中国SKA区域中心原型机, 部署了被大型超级计算机广泛使用的作业调度系统, 并安装了能够处理当前主流射电望远镜观测数据的天文软件, 还部署了多个科学数据处理管线, 以方便不同科学方向的观测数据的自动化并行处理. 本文介绍了中国SKA区域中心原型机的软件平台和处理SKA先导望远镜数据的管线, 包括低频连续谱成像管线、谱线成像管线以及甚长基线干涉测量数据处理管线. 国内外用户已经基于该平台成功开展了SKA相关科学研究. 该平台的建设和运行为未来全面建设中国SKA区域中心提供了宝贵的实践经验.
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 射电星系是射电噪活动星系核 (AGN) 的一个重要子类，相对论性的射电喷流是其典型的观测特征之一。射电喷流的加速过程、准直机制以及磁场所起的作用一直是天文学家关注的重点。近年来，随着高分辨率 VLBI 观测技术的发展，利用射电天文观测仪器已经能够探测到AGN 核心区域，从而能够研究喷流的内部结构和物理过程。得益于此，天文学家在近邻射电星系喷流准直机制的观测研究方面取得了重大进展。首先介绍了主流的喷流形成模型，之后通过典型的研究案例，对 FR-I 和 FR-II 两类射电星系准直机制研究的最新进展进行阐述，最后对射电星系喷流准直机制研究进行了总结和展望。
分类： 其他 >> 综合 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要： 即将开建的平方公里阵列（SKA）射电望远镜是最大的天文观测装置，有望在宇宙起源、生命起源、宇宙磁场起源、引力本质、地外文明等自然科学重大前沿问题上取得革命性的突破。SKA的超级灵敏度、超大视场、超快巡天速度和超高时间、空间、频率分辨率等技术特点确保了SKA在观测能力上的领先地位，由此也产生了海量观测数据。SKA的数据运输、存储、读写、运算、管理、归档、发布对信息和计算机领域的前沿技术均提出了严峻的考验。中国SKA科学团队将协同信息产业界一道应对SKA大数据的挑战，不仅推动产生重大原创性科学发现，其技术成果也将应用于国民经济建设。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-01-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 该设计的目的是实现氢原子钟的数字温度控制。基于温度检测和控制的基本原理设计一套有两级控温（包括氢钟内炉和外炉）的恒温控制系统，温度控制系统主要由电桥电路、模数转换电路、温度计算和比例积分微分（Proportional-Integral-Derivative，PID）控制系统，脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，PWM）输出电路、加热丝组成。在环境温度21℃到25℃时，实现了数字温控系统0.002℃的温度稳定度，证明了数字电路对氢钟控温的可行性。
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