留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码
网络预出版栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
28 nm体硅工艺FPGA BRAM脉冲激光试验及翻转特性
薛国凤, 周昌义, 安军社, 吴昊, 王天文
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2024-0007
摘要(5) [PDF 787KB](0)
摘要:
为研究SRAM型FPGA内部BRAM的空间单粒子效应,本文以XC7K410T-FFG900 FPGA为研究对象,采用脉冲激光试验测试其BRAM的翻转特性。通过试验得到BRAM的翻转阈值,以及在不同激光能量下的翻转截面,并分析得到BRAM的多位翻转图样。试验结果显示,SCU所占比例随着激光能量的增加而降低,而MCU所占比例随着能量的增加呈上升趋势。BRAM在不同脉冲激光能量下最多可产生2~11bit的MCU,但并无MBU。论文依据BRAM的翻转特性给出SRAM型FPGA在轨加固建议,以提高SRAM型FPGA在航天应用中的可靠性。
基于电离层参数相似特征的深度学习预测方法
郑丹丹, 陈亮, 王俊江, 柳文
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0110
摘要(5) [PDF 533KB](1)
摘要:
  电离层临界频率foF2参数是重要的电离层参数之一,开展foF2参数预测具有重要的研究意义和应用价值。本文提出了一种融合foF2参数变化特性的深度学习预测方法,采用双向长短时记忆神经网络BiLSTM网络和电离层参数相似特征相结合的模型实现电离层临界频率foF2参数提前24小时预测。结果表明,BiLSTM结合电离层参数相似特征模型预测foF2参数的相对误差在8%~10%左右。对不同纬度的探测站的预测结果表明,随着纬度降低,预测难度和误差都会增大,预测精度降低。对地磁暴期间的foF2参数预测结果分析发现,地磁暴期间的预测效果会受到一定程度的干扰,预测误差增大。在地磁暴期间,相较于LSTM模型和BiLSTM模型,BiLSTM结合电离层参数相似特征模型对于foF2参数的预测效果更优。
FlexRay总线的星载应用研究
胡继英朔, 朱岩, 周莉
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0124
摘要(4) [PDF 1246KB](0)
摘要:
  星载数据总线是卫星综合电子的“神经中枢”。针对以1553B、CAN总线为代表的现有星载总线不能满足日益增长的星载总线数据传输需求,本文开展了地面成熟的高可靠高速FlexRay总线的星载应用研究。首先分析了FlexRay总线应用于卫星综合电子的技术优势,并开展了FlexRay星载通信节点的软硬件设计;考虑到FlexRay总线在轨应用时作为传统CAN总线的扩展或补充,设计实现了CAN总线与FlexRay总线的网关功能,采用轮转映射算法实现了总线消息的顺序交换。经过误码率测试试验,连续地进行数据发送、接收,组网中不同总线报文数据均交换正常,未出现帧丢失或帧错误,误码率低于10-9。试验结果验证了星载FlexRay总线系统设计的有效性与可靠性。
 
激光光热效应对双层流体热毛细对流主动调控机理研究
段文豪, 周小明, 陈启生
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0036
摘要(5) [PDF 915KB](0)
摘要:
热毛细对流不稳定性的主动调控是微重力流体力学和传热传质学领域的前沿科学问题,为了实现双层流体热毛细对流不稳定性的有效控制,本文创新性地提出利用激光光热效应对流动进行主动调控,并模型化研究了激光光热效应参数(激光束位置、激光功率和光斑尺寸)对双层热毛细对流不稳定性的调控作用机理。计算结果显示,激光功率和光斑尺寸的调整能够显著改变光斑区域的对流涡结构,并削弱温度波的振动幅度;激光位置的调整能够影响液层中局部对流涡的位置,进而改变激光位置两侧对流强度,实现局部区域的振荡不稳定流动的控制;通过光热效应参数的合理选择可以实现对双层流体热毛细对流的有效控制。
空间啮齿类动物实验发展综述
张晶晶, 吕勇, 张涛, 刘方武
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0096
摘要(35) [PDF 1252KB](12)
摘要:
人类对未知宇宙的探索,从未停止。自二十世纪以来,人类在外太空的活动也越发频繁,随着载人航天工程的发展,航天员在太空停住时间越来越长,随之带来的各类健康问题亟待解决。为此各国先后开展了空间啮齿类动物实验,研究太空环境给生命体带来的影响。本文调研了国外主流的空间啮齿类动物培养技术和装置,并分析了国际上已开展的空间啮齿类动物实验,以期为中国空间啮齿类动物实验装置的设计提供参考。
 
基于星星双中继的国际月球科研站高可靠通信研究
王振河
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0129
摘要(20) [PDF 794KB](5)
摘要:
航天员/科学家可能常驻的国际月球科研站建设完成后,与我国地面控制中心间保持高可靠、全时无缝通信将是重要需求。我国地面深空测控网的国外站,长期看可能存在如下风险:降低我国地面深空测控网的可靠性、影响国际月球科研站与地面控制中心间的高可靠通信。为此,在介绍我国对月探测现状基础上,借鉴天链中继卫星系统的设计、建设、应用、发展实际,提出“鹊桥—天链”星星双中继通信设想。首先从几何可见性角度进行了多种条件的覆盖仿真分析;其次从微波/激光频段选择、传输体制、链路设计、系统组成、捕获跟踪、工作流程、整体定位、与地面深空测控网的性能比较等多方面进行了研究分析,初步完成了基于星星双中继的国际月球科研站高可靠通信研究。在地面控制中心统一控制下,通过地面深空测控网、星星双中继的综合利用,国际月球科研站与地面控制中心间的高可靠、全时无缝通信将具备完全实现的技术基础。此外,该设想也可为地月空间、行星际探测的其它航天器通信提供借鉴,并可进一步促进我国地基测控网、天基测控网和深空测控网的融合创新。
变重力下低温液氮界面流动及温度分布研究
章敏, 刘秋生, 陶跃群, 何乃峰
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0111
摘要(8) [PDF 3268KB](2)
摘要:
  为了研究g对液氮贮箱自加压期间贮箱内流体的流动、相分布、温度分布以及压强分布的影响,本文针对液氮贮箱,采用流体体积(Volume-of-Fluid,VOF)方法数值模拟了在不同的g情况下液氮贮箱的自加压过程。研究结果表明:在大g情况下,贮箱内压强沿g的方向逐渐增大,贮箱内气枕的温度随贮箱壁面的持续漏热而不断升高,且靠近壁面区域气体的温度最高,靠近液体区域气体的温度最低;随着g的减小,贮箱内的液体越容易沿贮箱壁面爬升,贮箱内流体温度差异性逐渐减小;在小的g情况下,贮箱内流体流动稳定后会将气枕包裹于贮箱中部,形成球形气泡,贮箱内流体温度的差异性随时间先逐渐增大然后逐渐减小。在零重力环境下贮箱壁面漏热(qw = 0.5 W/m2)存在与否对贮箱内流体运动和相分布的影响均不是很显著,并且在起始一段时间间隔∆tf (0 s ≤ ∆tf ≤ 40 s)内,qw存在与否对贮箱内流体温度分布的影响除了贮箱壁面附近之外也不是很显著。
空间辐射对肠道菌群及其代谢产物和多系统疾病的影响
吴竹君, 张昕, 庞玉笛, 邓玉林, 王志敏
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0126
摘要(17) [PDF 615KB](6)
摘要:
维持肠道菌群的稳态对保障人体健康有重要的意义。肠道菌群在调节机体功能方面发挥着关键作用,如消化、新陈代谢、免疫及认知等,这些生理功能往往依赖于肠道菌群的多样性、菌群结构的稳定性与微生态的平衡性。在太空环境中,宇航员面临着包括空间辐射在内的诸多特殊环境因素刺激。空间辐射会造成肠道菌群失衡及其代谢产物变化,使肠道屏障功能受损,进一步引起肠道、心血管、脑及肺等多系统病理损伤。本文综述了太空飞行或模拟空间辐射下肠道菌群稳态及其代谢产物的特征性变化,以及辐射效应下肠道菌群与肠道损伤及其他多系统疾病之间的相互影响,以期为研究空间辐射病理机制及辐射防护措施提供参考。
中间层臭氧的夜间变化特征分析及与太阳活动的相关性研究
柳丹, 吴止境, 杨钧烽, 程旋, 王建美, 张依鸣, 胡雄
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0061
摘要(23) [PDF 940KB](4)
摘要:
  基于ENVISAT-1/GOMOS(Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars)和TIMED/SABER(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry)卫星的臭氧廓线数据结合模式HAMMONIA(Hamburg model of the neutral and ionized atmosphere)对热带低纬度地区(20°S~20°N)中间层(60-110公里高度)夜间(20: 00~24: 00)臭氧的分布进行统计分析,并探讨了其与27天太阳周期的相关性。观测与模式均表明中间层夜间臭氧在95km达到峰值,并在中间层上层存在半年振荡;在中间层上层(80公里以上),臭氧变化与太阳27天自转周期变化呈反相关。虽然观测结果和模型结果在臭氧分布上有一定的相同特征,但发现有很大的差异,其中臭氧敏感性的振幅被模型大大低估。
  
火星水的主要赋存状态及其红外光谱特征
尹浩安, 唐红, 李雄耀, 于雯
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0118
摘要(30) [PDF 2510KB](7)
摘要:
  经过近半个世纪的探测,火星水的研究取得了重要的成果,这为了解火星水的历史以及火星环境的演化过程提供了重要信息,特别是激起了人类寻找火星生命的热情。火星水的赋存状态及其载体矿物的研究对于了解火星表面物质组成、火星环境演变、火星气候演化过程以及生命的宜居性有着重要的意义。红外光谱是识别火星表面水的赋存状态及其载体矿物的重要方法,目前已经在火星表面鉴别出水汽、水冰以及硫酸盐、粘土矿物、氢氧化物、含水硅石等各种含水物质,指示了火星历史存在着水环境不同的多个液态水活动时期。本文总结了火星水的主要赋存状态及其反映的火星历史环境信息,并对不同含水矿物的红外光谱特征及其主要影响因素包括载体矿物类型、温度、粒度和物质混合进行了综合分析,归纳了H2O和OH等基团的红外光谱吸收特征的变化。针对火星水的起源和演化以及火星宜居性,我国正在开展探测的“天问一号”和未来的“天问三号”预期能够获得突破性的认识。
F107指数和Ap指数短期预报检验
陈安芹, 李沐, 郭建广, 刘丹丹, 唐伟, 赵海娟
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0121
摘要(23) [PDF 465KB](6)
摘要:
  国家空间天气监测预警中心(NCSW)从2004年7月1日开始对外提供空间天气预报服务,其中包括未来24h、48h和72h的F107指数和Ap指数预报。本文对2005-2022年NCSW的F107指数和Ap指数的预报结果进行了检验。通过检验发现,NCSW预报的未来24h、48h和72h的F107指数平均比实测值偏小;未来24h的Ap指数平均比实测值偏大,未来48h和72h的Ap指数平均比实测值偏小。太阳活动水平越高,F107指数的预报误差越大;但是Ap指数预报误差最大值反而出现在太阳活动下降段。此外,通过与跟报模型、14天回归模型、14天回归修正模型、27天回归模型和27天回归修正模型等简单的数值模型对比发现,NCSW的预报性能整体优于简单的数值模型。对于F107指数,NCSW的预报性能略好于跟报模型,明显好于四个回归模型,但是当太阳活动水平较高时,跟报模型未来72h的F107指数预报性能优于NCSW;对于Ap指数,多数情况下,NCSW的报性能明显优于数值模型,但是地磁扰动剧烈时,27天回归模型预报的Ap指数反而比NCSW的预报更准确。
 
CFOSAT散射计海面后向散射系数误差及影响分析
董楹, 林文明
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0144
摘要(34) [PDF 1377KB](8)
摘要:
噪声是影响星载微波散射计后向散射系数(σ0)测量精度以及海面风场反演精度的关键因素。通常将散射计σ0测量误差归因于仪器噪声和地球物理噪声这两种,并用归一化标准差(Kp)表示。本文针对中法海洋卫星(CFOSAT)散射计(CSCAT),详细分析了仪器噪声(Kpc)和地球物理噪声(Kpg)随着海面风速、入射角、风单元网格分辨率吧以及离岸距离等因素变化的特征。结果表明,低风速条件下海面风场变异性较大,地球物理噪声是σ0测量误差的主导因素,而且风单元网格越大、海面风场的不均匀性越强,Kpg也就越大。而在高风速条件下,海面风场变异性较小,仪器噪声与地球物理噪声贡献相当。此外,σ0测量误差总体上随着离岸距离的减小而增大,表明近海岸区域的地球物理噪声是散射计观测不可忽略的影响因子。研究结果揭示了星载微波散射计σ0测量误差的影响因素,对CFOSAT散射计风场反演,特别是近海岸风场反演具有重要的指导意义。
深度聚类算法在SuperDARN雷达目标回波分类中的应用研究
孔星, 刘二小, 陈烽聚, 乔磊
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0136
摘要(26) [PDF 911KB](5)
摘要:
  SuperDARN雷达目标回波中通常包含多种类型散射的回波,如电离层不规则体回波、地面/海面散射回波、极区中层夏季回波以及流星余迹回波等。其中,利用SuperDARN采集的电离层回波来制作的电离层对流图对于空间天气的研究具有重要意义。SuperDARN接收到的电离层回波通常会与地面或者海面的散射回波混淆,从而造成绘制的电离层对流图不准确,因此对于SuperDARN目标回波进行聚类分析具有重要意义。本文首次将基于自动编码器网络的图嵌入深度聚类算法应用于SuperDARN目标回波数据,有效地对SuperDARN回波数据进行了分类。此外,还将该模型与传统算法与机器学习聚类算法进行了比较。该模型在样本数据的应用中表明,深度聚类算法能够捕捉到回波数据的深层结构特征,提高了回波聚类的准确性。
  
火星原位建造材料研究进展与展望
程杉杉, 佘伟, 高玉月, 周燕, 文世峰, 周诚
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0137
摘要(18) [PDF 1711KB](7)
摘要:
  火星风化层是火星建造栖息地与基础设施的重要原位自然资源。基于火星的极端环境与火壤特殊性质,文章详细综述了火星原位建造材料的物理特征与机械性质,重点分述了火壤类混凝土材料、火壤熔融和烧结原位固化材料两个方面的研究进展。指出了上述材料在火星建造中存在的问题和局限性,展望了火星原位建造材料发展方向,以期为实现火星原位建造提供借鉴与参考。
 
ICON/MIGHTI与TIMED/SABER探测温度数据的对比分析
牟宵, 闫召爱, 程旋, 陈志芳, 杨钧烽, 胡雄
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0094
摘要(29) [PDF 760KB](8)
摘要:
        ICON卫星为临近空间环境特性研究、建模和预报提供了新数据。本文对ICON/MIGHTI和TIMED/SABER在90~105km高度的探测温度数据进行了比较分析,计算了两者的平均温度偏差和均方根误差,同时分析了月平均温度偏差在不同月份中随高度和纬度的分布情况,为MIGHTI和SABER温度探测数据在临近空间大气建模和预报应用提供参考依据。结果表明:ICON/MIGHTI和TIMED/SABER的温度垂直廓线基本吻合。全球范围的平均温度偏差随高度具体表现为在90~93km时呈现正偏差,偏差最大值约2.5K,在93~105km呈负偏差,偏差的绝对值最大约10K。白天的温度偏差通常高于夜晚。平均温度偏差随季节和纬度的变化显著,在夏季时具有最大的平均偏差范围,且温度的均方根误差最大。
FY3D/GNOS大气掩星探测温度与TIMED/SABER探测温度和NRLMSISE00模式温度的比较分析
刘红珊, 徐寄遥, 白伟华, 何杰颖, 孙龙昌, 朱亚军, 袁韡, 高红
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0072
摘要(22) [PDF 775KB](5)
摘要:
  大气温度数据的精确探测对于研究中高层大气的结构特征和动力学过程具有重要意义。中国风云三号D星(FY3D)于2017年11月发射,其上搭载的全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)对大气温度进行全球探测。本研究的目的是对FY3D卫星的大气温度数据产品进行评估。我们利用2019年1月至2021年12月共3年的FY3D掩星观测数据,借助TIMED/SABER探测数据和NRLMSISE00大气模式数据,对12~100 km范围内的大气温度数据进行比较研究。统计分析SABER-FY3D温度偏差(TSABER-TFY3D)和NRLMSISE00-FY3D温度偏差(TNRLMSISE00-TFY3D)及其随纬度、季节的分布和南北半球的差异。结果显示:三种温度数据随高度变化趋势是大体一致的,SABER-FY3D温度偏差在12~30 km高度范围内为正偏差,在30 km左右接近于0 K,30 km以上主要为负偏差,且随着高度升高,负偏差整体在增大。NRLMSISE00-FY3D温度偏差在平流层为正偏差,在中间层和低热层为负偏差。两种温度偏差随纬度和季节都存在明显的变化特征。60 km以下,SABER-FY3D温度偏差在低纬地区较小,高纬地区较大,夏季较小,冬季较大;NRLMSISE00-FY3D温度偏差正好相反,在高纬地区较小,低纬地区较大,冬季较小,夏季较大。两类月平均温度偏差的零偏差线所在高度在南北半球均存在春夏季节较高,秋冬季节较低的特征。冬季40~60 km高度区域内,北半球的SABER-FY3D平均温度负偏差比南半球的明显。
近地小行星撞击事件处置规则和处置流程研究
洪宇, 陈永强, 蔡铤彬, 常笑, 徐良
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0064
摘要(34) [PDF 614KB](3)
摘要:
针对我国近地小行星防御研究在处置规则、协同机制、运行流程等方面存在的不足,为了应对小行星防御和灾害救援方面不断提升的需求,提出一种常态化开展小行星防御仿真推演策略。首先研究了国内外小行星防御发展现状,分析了我国小行星防御方面存在的差距。其次从机制建立和协同应急处置的角度出发,综述了国内外小行星防御仿真推演情况,分析了近地小行星撞击事件的一般处置规则。然后基于国内外现状,设计了一套小行星防御仿真推演方案,提出了我国小行星防御的组织架构、应急响应机制和一般处置规则设想,初步设计了演习场景用于对机制和规则进行了验证;最后,给出了我国未来开展小行星防御的建议,为我国近地小行星防御工作的组织和实施提供了参考。
 
 
附有集中质量的飞艇囊体材料动力特性研究
程靖淞, 王生, 聂营, 宋林
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0008
摘要(23) [PDF 946KB](2)
摘要:
针对平流层飞艇刚柔一体大型复杂结构系统设计与分析,本文开展了附有集中质量的飞艇囊体材料动力特性仿真分析研究,将刚度大、质量相对集中的结构零部件简化为集中质量,飞艇囊体简化为双向拉伸的十字形囊体材料试样,分析预张力大小、集中质量的质量和尺寸对囊体材料试样的动力特性影响。结果表明:试样的固有频率随着预张力增大而增大、随着集中质量的质量增大而减小、随着集中质量与试样连接的边长增加而增大;试样的基频与集中质量的高度无关,但第2, 3阶频率随着集中质量的高度增加而减小。研究结论为飞艇结构的总体设计与分析,以及进一步开展附有集中质量的飞艇囊体材料的动力实验提供了理论依据。
PCM液桥固液相变过程演化规律研究
张永春, 董文利, 孙涛, 高胤宇, 李至柔, 段文豪, 周小明
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0105
摘要(31) [PDF 1158KB](6)
摘要:
为了揭示微重力条件下PCM液桥相变过程流动特征及相变演化规律,建立了PCM液桥数理模型,系统研究了不同工况作用下PCM液桥相变过程中固液界面的演化过程,分析了不同高径比和不同温差对液桥形状、固液界面演化规律、相变速度和热毛细流动的影响。结果表明,在大温差的作用下热毛细流动更加强烈,处于外部壁面处的相变材料的相变速度也会更快,外壁处的相变界面与壁面的夹角会更小。大的高径比的作用下会有同样的效果,同时也会产生更多的涡胞结构,热毛细对流更容易发生振荡。
基于神经网络的未来3天Kp指数预报建模与可解释AI应用初探
王听雨, 罗冰显, 陈艳红, 石育榕, 王晶晶, 刘四清
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0107
摘要(65) [PDF 731KB](17)
摘要:
    当前空间天气的业务预报对未来3天Kp指数预报的需求十分强烈。这类预报需要考虑大量预报因子(日地L1点观测的太阳风物理参数、Kp指数的历史特征等),因此前人主要借助统计或经验方法预报。但是,地磁暴事件多参数耦合作用导致难以量化3天尺度上各种预报因子对Kp值预报的贡献,这阻碍了预报精度的进一步提升。本文基于神经网络模型构建3天Kp指数预报模型,在此基础上利用AI可解释性算法(积分梯度算法)定量化各预报因子的贡献度。研究结果显示,行星际磁场南向分量在提前3小时对预报Kp指数的贡献占所有因子的37.15%,对预报结果具有主要贡献。其次是太阳风速度(15.73%),这说明了模型能够在训练中捕捉符合物理特征的参量作为主要预报因子。Kp指数的历史特征(重现性)的贡献占比随提前量增加逐渐升高,提前3天时对预报的总体贡献占68.06%,证明AI模型对由冕洞高速流引起的地磁暴事件具有较强的预报能力。本文还针对2015和2017年两次特大地磁暴个例进行贡献度分析,发现不同个例中占主要贡献的预报因子各不相同,这也说明模型能准确捕捉地磁暴预报中多参数耦合的复杂特性。研究表明,基于可解释AI算法能够在一定程度上定量化多种预报因子对Kp指数的预报贡献,有助于进一步研究和改进3天Kp指数AI预报模型。
月球次表层介电特性全波形反演与仿真验证研究
陈书睿, 冯永玖, 童小华, 唐盼丽, 许雄, 王超, 柳思聪, 杨其全, 肖长江
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0115
摘要(55) [PDF 1190KB](6)
摘要:
  介电特性是决定雷达波在物质中传播速度的重要参数,被广泛应用于地层结构划分、月壤厚度反演、月球表层回波模型构建及水冰探测。持续不断的陨石撞击会掩盖重要地质活动遗留在月表的痕迹,阻碍对月球地质活动的进一步探索。嫦娥四号测月雷达提供的高垂向分辨率次表层雷达剖面信息有助于加深对月球次表层物质介电特性的理解与认识。全波形反演法充分利用雷达波场的运动学和动力学信息,通过构建一个初始介电模型并将该模型下的雷达波模拟结果与真实数据进行对比,根据两者回波差异计算更新参数,迭代实现次表层介电剖面的反演。通过在时域有限差分方法下对比均质模型和随机等效介质模型的雷达回波特性,本文确定随机有效介质模型能够更好的模拟月球次表层物质的介电特性,并基于时域有限差分方法验证了全波形反演法的精度。结果表明,反演的介电模型与真实模型在大部分区域的相对介电常数误差小于0.2,表明全波形反演法不仅能生成二维介电剖面,还能较好的捕获细微的介电差异,为反演月壤厚度及构建次表层温度模型提供重要的数据支撑。
一种基于递推最小二乘法的运动平台剩磁差分测量与估计方法
朱明慧, 谷鹏, 高东
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0002
摘要(75) [PDF 2617KB](42)
摘要:
地磁导航是通过对地球周围的矢量磁场进行测量从而实现导航的一种方法,是一种无源导航,具有抗干扰能力强、无累计误差等优点。地磁导航在运动平台上的应用的难点之一为平台剩磁对地磁测量的影响,这严重污染了磁强计的测量,成为地磁导航向应用转化的一项关键技术。为了实现运动平台剩磁的有效测量与估计,提出了基于递推最小二乘法的运动平台剩磁差分测量与估计方法,该方法首先基于磁偶极子理论分析推导得出载体干扰磁场值在磁偶极子理论上只与测量点到磁偶极子间的距离和磁偶极子的等效磁矩有关的结论,基于上述结论和磁偶极子的磁场分布特性,推导出一种基于内置磁强计阵列的运动平台剩磁差分估计模型,并基于递推最小二乘法对差分估计模型进行了求解。最后通过大量的仿真实验表明可以通过内置阵列磁强计对平台剩磁进行测量与估计,证明了本文所提出的平台剩磁估计方法的有效性。
火星沉降H-ENA的分布与特性
张艺腾, 李磊, 谢良海, 苟晓晨, 冯永勇
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0044
摘要(42) [PDF 863KB](11)
摘要:
能量中性原子(Energetic Neutral Atom,ENA)是由能量离子与中性背景成分电荷交换产生。火星的外逸层扩展范围远高于弓激波,与太阳风质子相互作用。2.1~3.5%上游太阳风转化为太阳风H-ENA,可直接进入低层大气,成为新的物质与能量输运通道。本文基于单流体多成分MHD模型与中性外逸层模型,计算了火星200km等高面沉降H-ENA通量的空间分布,统计了多种太阳风条件下沉降H-ENA的粒子与能量沉降率,分析了它们的影响因素。结果表明:产生于弓激波上游的太阳风H-ENA呈cos(SZA)分布, 受磁异常影响较小,是沉降H-ENA的主要成分,占ENA总沉降量的59%,能量沉降的81%;产生于磁鞘的磁鞘H-ENA受磁异常阻碍影响较大,在最强磁异常上方其沉降通量显著下降;沉降H-ENA与上游太阳风的通量呈正比例关系。
改进YOLOv5的闪电哨声波轻量化自动检测模型
路超, 泽仁志玛, 杨德贺, 孙晓英, 吕访贤, 冉子霖, 申旭辉
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0067
摘要(61) [PDF 2449KB](8)
摘要:
闪电哨声波是一种大气层的闪电雷暴现象引起强烈的电磁哨声波动,在低轨道电磁卫星记录的电磁场观测中显示出典型的电磁波谱特征,具有重要的价值。现有报道的闪电哨声波检测模型存在漏检率较高,计算量大,慢等问题,不方便部署到卫星平台上,本项目研究提出一种改进YOLOv5的检测算法YOLOv5-Upgraded。该模型考虑了预测边框与真实边框的向量夹角,为了更快的定位真实边框,将损失函数(CIoU)替换为激活函数(SIoU)。同时为了避免网络训练过程中梯度消失、梯度爆炸以及神经元坏死现象,将激活函数(SiLU)替换为具有更好梯度流的Mish激活函数,其平滑的函数曲线使信息易于深入网络。在主干网络中插入CA注意力机制,帮助模型更精准地识别闪电哨声波特征,大大降低了漏检率。基于张衡一号卫星感应磁力仪的甚低频磁场波形数据,以 2.4秒时间窗口截取数据,经带通滤波、短时傅里叶变换得到1126张时频图数据集,再经亮化、暗化、增加椒盐噪声、高斯噪声等图像增强操作扩充至7882张,其中7091张作为训练集,791张作为测试集。实验得出,基于改进YOLOv5的模型平均精度均值(mAP)为99.09%,召回率(Recall)为96.20%,与朴素YOLOv5s相比,分别提升了2.75%、5.07%,与基于时频图的YOLOv3模型相比,分别提高了5.89%、9.62%。基于智能语音的LSTM闪电哨声波识别模型大小为82.89MB,YOLOv5-Upgraded仅为13.78MB, 约节省83.38%的内存资源。研究表明改轻量化模型大大降低了闪电哨声波的漏检问题,在测试集以及实际轨道中取得了较好结果,并且其轻量化特征易于部署到卫星设备,极大地提高了星载识别的可能性。
金星磁尾大尺度等离子涡流
柴立晖, 唐晓谆, 郭梦丹
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0057
摘要(28) [PDF 1211KB](4)
摘要:
利用金星快车ASPERA-4的离子观测数据,Lundin等人[2013]发现金星磁尾太阳风H+和金星O+存在大尺度等离子体涡流,该涡流从磁尾望向星球是逆时针的。然而,我们通过分析Fedorov矫正的ASPERA-4数据,发现金星磁尾的等离子体涡流是顺时针的。考虑到磁场是冻结在等离子体流中的,我们统计分析了金星-太阳风电场坐标系或者说感应磁层坐标系中(VSE)的等离子体流特征。统计结果显示,在VSE坐标系中太阳风H+和金星O+依旧存在大尺度的顺时针涡流。我们指出无论逆时针还是顺时针的等离子体涡流,都无法产生与已知磁尾结构相符的磁场。结合金星和火星磁尾结构的相似性,我们对比讨论了火星磁尾太阳风H+的流动特征,发现火星磁尾并没有明显的与金星相似的等离子体涡流结构。以上证据显示,金星磁尾可能并不存在大尺度等离子体涡流,金星磁尾的等离子体运动特征仍需未来更多卫星观测数据来验证。
毫米波大气臭氧探测辐射计系统设计
班磊, 何杰颖, 张升伟
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0053
摘要(32) [PDF 974KB](2)
摘要:
平流层臭氧浓度对于地球气候变化和生态环境有着重要影响。具有谱分析能力的高光谱毫米波辐射计是一种用来探测大气痕量气体的被动式微波遥感器,能够有效探测大气臭氧垂直廓线,在空间地球科学领域中具有十分重要的应用价值。本文研制了一种探测平流层大气臭氧吸收谱线的新型高光谱毫米波臭氧辐射计系统,该系统结构包括射频接收机和数字后端谱分析仪。射频接收机部分采用超外差结构获取142.175GHz±100MHz带宽信号,数字后端谱分析部分采用高性能模数转换器对输入模拟信号进行500Msps采样,14bit量化,输入信号3dB带宽200MHz,通过高性能现场可编程门阵列(FPGA)获取信号功率谱,实现了探测通道数16384,谱分辨率12.2kHz。文章介绍了辐射计系统关键模块的设计方案、器件选型和测试方法。通过开展大气探测实验并将实验结果与大气辐射传输模拟软件(ARTS)仿真结果进行对比,验证了系统设计的正确性。满足了平流层臭氧浓度监测、预警及其导致的气候变化研究的应用需求。
太阳耀斑预报深度学习建模中样本不均衡的研究
周俊, 佟继周, 李云龙, 方少峰
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0028
摘要(167) [PDF 377KB](27)
摘要:
不同等级耀斑发生的频次存在数量级上的差别使基于常规卷积神经网络的耀斑预报模型通常难以捕捉M,X类耀斑先兆特征,导致高等级耀斑预报精度低的问题。本文对于这种耀斑预报中的长尾分布问题,通过控制变量法讨论不同深度长尾学习方法对于耀斑预报精度提升。尝试从训练集优化、损失函数优化、网络权重优化等角度改进模型对于M,X类耀斑的预报性能。在SDO/HMI太阳磁图预报未来24小时耀斑的实验中, 相比于常规方法训练的基准模型,改进模型在M,X类耀斑预报的准确率分别有了53.10%和38.50%的提升,同时在召回率方上有64%和52%的提升。表明在耀斑预报问题中,数据长尾分布的处理至关重要,验证了深度长尾学习方法的有效性,这种提升尾部类预报准确率的方法不仅可以应用于耀斑预报领域,还可以迁移到其他具有长尾分布现象的空间天气典型事件的预报分析。
QX-1 GNOSM掩星产品数据质量分析
刘智勇, 刘森, 王玺, 张水平
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0071
摘要(53) [PDF 1057KB](19)
摘要:
QX-1 GNOS M是首台在轨实现小型化和北斗、GPS和Galileo三系统兼容的商业化全球导航卫星掩星探测仪,2021年10月14日18时51分气象一号(QX-1)卫星发射入轨,目前已测得大量掩星数据。介绍了QX-1 GNOS M的组成;统计了2022年8月17日全天的QX-1 GNOS M掩星事件及其全球分布情况;通过8月17日至9月3日18天的掩星数据与NCEP再分析模式进行对比分析,评估了QX-1掩星事件的探测穿透深度和折射率精度,检验了Galileo掩星产品的可靠性和一致性。初步分析结果表明:三系统兼容较GPS单系统掩星事件数提高约1.5倍;进一步证明了不同GNSS系统的掩星产品精度具有一致性。QX-1 GNOS M微纳掩星卫星成功运行揭开了我国微纳掩星星座组网探测的序幕。
基于范艾伦卫星观测数据的地球辐射带电子能谱分布的统计分析
王建行, 项正, 马新, 郭德宇, 董俊虎, 刘阳希子, 胡景乐, 倪彬彬
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0070
摘要(97) [PDF 2927KB](28)
摘要:
地球辐射带高能电子的能谱分布类型是分析辐射带动态变化的重要特征之一,可以帮助揭示辐射带高能电子起源和损失的主导物理机制。本文利用范艾伦卫星2014年至2018年观测的高精度电子能谱数据,统计分析了不同辐射带高能电子能谱类型的时空分布特征。结果表明,辐射带电子能谱主要可以被分为三类:指数分布能谱、幂律分布能谱和反转能谱。指数分布能谱通常在等离子体层以外占主导地位。幂律分布能谱通常在磁暴的主相出现在高L处,并逐渐转移到低L处。在地磁活动平静时期,幂律分布能谱在高L处存在时间更长,占比更多。反转能谱在等离子体层内L>2.5处占主导地位,随着等离子体层层顶升高,反转能谱增加,指数分布能谱减少。在长时间的地磁活动平静年份,辐射带电子反转能谱局地峰值(约2 MeV)附近的电子通量明显较低,反转能谱占比较少。辐射带电子能谱类型对等离子体层层顶和地磁活动依赖性的统计分析表明:反转能谱发生率的峰值位置位于L~Lpp-2,指数分布能谱发生率的峰值位于L~Lpp+1.5,幂律分布能谱的出现与电子的注入密切相关。磁暴越剧烈,反转能谱被指数分布能谱取代的L范围越广泛。在平静时期,由于等离子体嘶声的散射作用,等离子体层层顶内的指数分布能谱被反转能谱取代。本文给出了辐射带电子能谱类型长期的时空分布特征,可以为辐射带动态建模和高能电子通量预报提供理论参考。
极紫外光电效应电荷驱动仿真与试验验证
王子栋, 周斌
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0038
摘要(64) [PDF 2507KB](29)
摘要:
惯性传感器中的检验质量是精密引力测量系统中的核心。宇宙中高能带电粒子会沉积在由重金属制成的检验质量中,检验质量会因此积累电荷。带电的检验质量在惯性传感器内部电磁场作用下,会在惯性传感器测量中产生杂散噪声,影响精密引力测量结果。利用极紫外光在金属表面的光电效应,用UVLED产生的极紫外光照射检验质量和电极笼的电极,并施加适当的电场,可以改变检验质量的电荷量。这是一种不引入外力作用的无接触的消除检验质量电荷的方法。本文在基于平行板电容器的简化电极模型中,对极紫外电荷驱动过程进行了理论建模仿真。在此基础上设计和搭建了一套电荷驱动验证试验系统,针对光功率、偏置电压等因素对充放电速率的影响和交流电荷驱动方法开展了试验研究。试验证明了电荷充放电速率与极紫外光功率成正比,其量子产率随极板间电场强度变化,本文得到了极紫外光电荷驱动的理论模型,试验结果与模型一致。最终可实现检验质量电荷放电速率在0.31pC/s~0.76pC/s,充电速率在-0.05pC/s~-0.17pC/s,并可控制调节。本文所研究的电荷管理系统中光功率在极板中的分布以及检验质量电荷充放电速率的理论模型,可以有力支撑电荷管理控制系统的研制。
国际空间站舱外载荷任务规划现状与启示
单亚东, 张汉勋, 杜昌帅, 钟红恩
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0047
摘要(127) [PDF 726KB](27)
摘要:
  空间站舱外载荷平台支持布署众多不同类型的载荷,为开展空间科学研究提供了机会。但随着舱外载荷数量及相应任务量的不断增加,且受限于资源约束的情况下,需要制定科学合理的任务规划以提高舱外载荷的工作效率。针对舱外多载荷任务规划方法,本文深入调研了国际空间站舱外载荷任务规划现状,重点分析了其舱外载荷平台、载荷类型和任务规划方法,总结当前任务规划策略、方法及未来发展方向,并为中国空间站后续舱外多载荷系统任务规划提供参考和建议。
 
基于BiLSTM-Attention的F10.7指数预测模型与国内自主数据集的应用研究
闫帅楠, 李雪宝, 董亮, 黄文耿, 王晶, 闫鹏朝, 娄恒瑞, 黄徐胜, 李哲, 郑艳芳
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0040
摘要(185) [PDF 989KB](44)
摘要:
F10.7指数是太阳活动的重要指标, 准确预测F10.7指数有助于预防和缓解太阳活动对无线电通信、导航和卫星通讯等领域的影响。基于F10.7射电流量的特性,在双向长短时记忆网络(Bidirectional Long Short-Term Memory Network, BiLSTM)基础上融入注意力机制(Attention),首次提出了一种基于BiLSTM-Attention的F10.7预报模型。在加拿大DRAO数据集上其平均绝对误差(MAE)为5.38,平均绝对百分比误差(MAPE)控制在5%以内,相关系数(R)高达0.987,与其他RNN模型相比拥有优越的预测性能。针对国内廊坊L&S望远镜观测的F10.7数据集,首次提出一种Conversion Average Calibration(CAC)方法进行数据预处理,处理后的数据与DRAO数据集具有较高的相关性。基于该数据集对比分析了RNN系列模型的预报效果,实验结果表明,BiLSTM-Attention和BiLSTM两种模型在预测F10.7指数方面具有显著的优势,表现出优异的预测性能和较好的稳定性。
空间平台与分离式载荷一体化热控设计
吴自帅
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0041
摘要(99) [PDF 1436KB](13)
摘要:
随着航天探索需求发展,对组合式航天器通过空间平台在轨完成释放或分离出有效载荷或者舱段来实现更复杂功能的需求更加迫切。空间平台为分离前舱段或者载荷提供服务保障。本文提出一种空间平台与分离式载荷一体化热控设计,热仿真据分析表明该设计合理有效,可为此类航天器热控制提供依据。
基于数据驱动的空间高温材料实验炉传热特性地面模拟方法研究
黄振宇, 于强, 刘学超
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0023
摘要(86) [PDF 1284KB](16)
摘要:
晶体生长过程中温度的稳定性对晶体形貌及结构有着显著影响,为了提高晶体的性能及质量,必需要保证晶体生长过程中温度的稳定性。现阶段我国空间高温材料科学实验炉均采用PID控制器对晶体生长温度进行控制。由于空间实验机会珍贵且稀少,控制参数的整定工作需要在地面完成。然而,由于地面与空间环境传热的不同,导致高温材料实验炉的传热特性存在差异,其传递函数也不相同,若将地面整定的控制参数直接应用于空间工况,将会导致温控效果变差。为此,本文提出了一种基于数据驱动的减压法,在地面实现了对空间微重力环境下高温炉传热特性的近似与模拟,并给出了地面适配工况的压强值,克服了传统减压法由于先验知识缺乏导致地面适配工况压强难以确定的问题。
月面原位水资源获取技术综述与展望
张鹏, 刘光辉, 刘欣, 张光, 郑海菠, 代巍, 王之, 牛冉, 薄正, 高铭
当前状态:  doi: 10.11728/cjss2023-0006
摘要(229) [PDF 1135KB](78)
摘要:
随着深空探测活动的持续推进,月球探测将是人类开展行星际探测、拓展生存疆域的第一步。而月球原位资源利用将是保障载人月球探测及月面长期驻留的关键技术途径。随着月面勘探技术和月面原位资源利用技术的不断进步,目前各航天大国都针对月面原位水获取技术开展持续研究,我国也将月面原位水获取方案列为月球探测任务的关键技术之一。月面原位水获取方案主要分为极区水冰勘探开采和月壤氢还原制水两种技术途径。现有勘探到的水冰资源主要位于月球极区,分布不均匀,开采难度大。目前人们提出了多种不同类型的极区水冰勘探开采方案,但实际效果有待月面原位试验验证。月壤加氢还原制水技术方案工作条件不受区域限制,应用范围较广,但仍存在反应条件要求高、能耗大等技术限制,未来需在节能和有效成分富集等方面有所突破。
优先出版栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
战略
综述
空间物理
微重力与空间生命科学
空间探测技术

微信扫一扫

审稿专家和作者绑定微信公众号可体验移动端新功能

邮件订阅 RSS

版权信息

双月刊 1981年创刊

主管单位:中国科学院

主办单位:中国科学院国家空间科学中心
中国空间科学学会

出版发行:科学出版社

国际刊号:ISSN 0254-6124

国内刊号:CN 11-1783/V

主         编:吴 季

顾         问:顾逸东

副  主  编:

曹晋滨

FALANGA Maurizio(瑞士)

傅绥燕   康   琦 
林宝军   林杨挺  施建成

杨惠根   杨   震   张双南

联系我们

地址:北京海淀区中关村南二条一号 

邮编:100190 

电话:010-62582788 

E-mail:cjss@nssc.ac.cn

过刊浏览更多>