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电缆对感应式磁强计性能影响的仿真与试验
朱林杉, 周斌, 张天宇, 薛永亮, 程炳钧, 陶然, 谢玉静, 翁成翰
, doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0037
摘要(295) HTML全文(47) PDF 5872KB(17)
摘要:
针对感应式磁强计线圈与前置放大电路间长电缆信号传输带来的性能影响问题, 首次建立感应线圈–电缆–前置放大电路的电路等效模型, 通过仿真分析与试验验证揭示电缆长度对传感器噪声频率分布的影响规律. 理论分析表明, 电缆对传感器灵敏度影响有限, 高频段(>1 kHz)噪声水平会随着电缆长度的增加而显著提高. 在以10～1000 Hz频带宽度, 30 fT·Hz1/2 (1 kHz) 的噪声水平为目标的感应式磁强计样机基础上, 验证电缆长度变化时噪声的变化规律. 试验结果表明, 电缆长度由0 m增至30 m时, 噪声转折频点由7.5 kHz前移至2 kHz, 同时高频噪声(10 kHz)水平提升6倍. 研究发现, 电缆长度增加对感应式磁强计噪声影响较为显著, 具体表现为低频段噪声略有改善, 高频段噪声急剧恶化, 可以通过包含电缆参数的理论模型进行设计和预测. 本研究为空间探测感应式磁强计在长电缆应用场景下的工程实现提供了关键参数依据.
基于宽度学习的HY-2微波散射计海面高风速订正
苏月, 张金鑫, 刘桂红, 马文韬, 于暘, 吴之恒, 汪胜, 杨晓峰, 光洁
, doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0023
摘要(411) HTML全文(91) PDF 5214KB(14)
摘要:
针对国产微波散射计高风速订正需求, 以2021—2022年9个台风的HY-2系列微波散射计观测资料为数据源, 以机载步频微波辐射计(Stepped Frequency Microwave Radiometer, SFMR)风速为参考真值, 通过时空匹配构建建模数据集, 并将其以7︰3随机划分为训练集与测试集; 基于轻量化的宽度学习系统(Broad Learning System, BLS)开展回归分析, 构建高风速订正模型. 模型测试结果表明: 订正后HY-2风速的均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)为4.47 m·s–1, 比订正前提升了35%; 风速大于25 m·s–1时, 订正后风速的RMSE为6.76 m·s–1, 相比订正前的13.27 m·s–1有了明显改善. 此外, 以2021年台风灿都为例进行对比分析, 结果显示订正后HY-2C最大风速从22.09 m·s–1提高至32.73 m·s–1, 并且风速廓线的对比进一步证实了本文模型的有效性.
基于SimVP的赤道等离子体泡演化预测模型
钟佳, 邹自明, 吴坤, 徐寄遥, 陆阳, 孙龙昌, 袁韦
, doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0046
摘要(405) HTML全文(65) PDF 5175KB(37)
摘要:
赤道等离子体泡是日落后低纬电离层中形成的低电子密度空腔结构, 其演化过程会导致无线电信号闪烁与衰减. 对赤道等离子体泡的演化进行精准预测, 在空间天气研究及卫星通信领域意义重大. 提出一个基于SimVP(Simpler yet Better Video Prediction)框架的EPB演化预测模型, 通过曲靖站历史气辉观测图像学习EPB时空演化特征, 实现对未来演化的精准预测, 通过系统实验分析了关键参数对模型性能的影响. 结果表明, 时间分辨率设为3 min, 采用6 帧输入图和6 帧输出图的架构时模型性能最优(结构相似度为0.989, 峰值信噪比为34.704). 实验显示, EPB空间形态复杂度对预测精度影响显著, 而光污染干扰相对有限. 提出的模型具有较好的跨台站应用鲁棒性, 该模型不仅为EPB演化提供了数据驱动的高效预测工具, 还可为受污染气辉观测数据的修复提供技术支撑.
单台站地磁Kpest指数数据集(2022－2024年)
王晶, 钟秋珍, 罗冰显, 王霄, 赵明亮, 程永宏, 沈华
, doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0131
摘要(547) HTML全文(121) PDF 3628KB(14)
摘要:
2011年中国科学院国家空间科学中心建立了中国科学院空间环境监测网, 地磁台站分别位于漠河、北京、廊坊、三亚、富克. 通过融合处理这5个地磁台站磁通门磁力仪H分量监测数据, 发展一种可以有效识别地磁规则日变化, 反映地磁扰动季节变化和地方时效应, 并且适合中国地磁台网分布特性的估算地磁指数Kpest. 本数据集包含2022－2024年5个地磁台站的地磁指数Kpest, 能够改变目前官方Kp指数发布延迟2周因而无法满足业务需求的现状, 为空间天气预报服务提供数据支撑.
内蒙古四子王站宇宙线μ子计数数据集(2023－2025年)
程永宏, 钟秋珍, 庄淳孛, 师立勤, 宋小超, 王晶, 沈华, 未历航
, doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0133
摘要(401) HTML全文(112) PDF 7457KB(10)
摘要:
内蒙古四子王站μ子望远镜的探测对象是到达地面的次级宇宙线μ子. 该μ子望远镜的48个探测单元产生的μ子信号, 经过放大、甄别、整形处理后, 被传送至FPGA逻辑电路进行方向符合计算, 产出原始μ子计数, 再经过气压修正计算, 形成15个方向的μ子计数校正值数据集, 时间分辨率为1 h. μ子望远镜探测数据可灵敏反映宇宙线的日变化、长期变化, 以及日冕物质抛射引发的福布斯下降短时扰动现象. 本数据集时间从2023年5月至2025年4月, 处于第25太阳活动周高年期间, 可为太阳爆发及其在行星际的扰动传播、地磁响应过程研究提供宝贵的数据资源, 同时可为空间天气预警提供数据支撑.
面向星载应用的高性能图像压缩核设计与实现
傅志宇, 张学全
, doi: 10.11728/cjss2026.01.2025-0021
摘要(447) HTML全文(117) PDF 4616KB(18)
摘要:
为了满足航天应用中图像数据高效存储与传输的需求, 基于FPGA设计并实现了一种符合CCSDS 122.0-B-1标准的星载高性能图像压缩核. 充分考虑算法特性与实现平台特点, 设计了新颖的编码控制逻辑与数据组织结构. 针对压缩效率这一关键指标, 设计了段大小为256的算法实现架构, 压缩效率处于同类应用前列. 通过分段压缩机制, 有效防止了误码扩散, 并支持压缩质量连续调节与图像渐进传输. 针对扫描与编码环节的性能瓶颈, 提出了全并行扫描及动态优化并行编码方法, 实测编码效率提高约50%. 压缩核支持图像最大尺寸4096×4096 pixel, 最大位深度16 bit. 通过实际测试, 压缩核吞吐率可达90.64 ×106 sample·s–1, 可满足大部分航天任务的图像压缩需求.
空间引力波探测无拖曳卫星有限频域抗扰控制器设计
徐乾蛟, 崔冰, 王鹏程, 夏元清, 张永合
, doi: 10.11728/cjss2024.05.2024-0022
摘要(1074) HTML全文(397) PDF 5881KB(76)
摘要:
在空间引力波探测任务中, 有限测量频域约束以及高精度控制指标使双参考质量无拖曳卫星控制器设计面临诸多技术难题. 基于此, 本文提出了一种基于广义Kalman-Yakubovich-Popov(GKYP)引理的有限频域抗扰控制器设计方法. 针对探测任务中指定频段内的性能约束, 结合灵敏度和补灵敏度控制指标, 在指定频段下构建了具有频率响应函数形式的有限频域控制性能指标. 提出了具有固定阶数特性的输出反馈控制结构, 并基于GKYP引理建立了控制器参数选取方法, 构建了有限频域抗扰控制器设计方法. 不同于现有的无拖曳控制器设计方法, 该设计方法可以有效降低控制指标的保守性, 同时在指定频段下实现了控制器的精确设计, 从而降低控制器阶数. 数值仿真表明, 本文所提方法在复杂扰动和噪声影响下可以满足无拖曳系统各回路控制性能指标.

期刊介绍

ISSN 2097-7689       CN 11-1783/V

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