星载高动态范围差分吸收成像光谱仪成像电路设计及实现

星载差分吸收成像光谱仪通常运行于太阳同步轨道,探测地表反射光的光谱并根据特征气体的谱线吸收强度测量区域内某些痕量气体浓度。第一代星载差分吸收光谱仪受限于探测器性能等原因,探测的动态范围不大,造成暗背景下数据信噪比低,亮背景下像元饱和。随着更大阱深,更高速度的探测器出现,第二代高动态范围的差分吸收成像光谱仪得以实现。本文介绍了高动态范围的差分吸收光谱仪成像电路的研制过程,包括器件选型,电路方案及电路测试,并对测试结果进行了分析。重点讨论了高动态范围的实现,给出了单点测量值的概念,提出了最大单点测量值的计算公式,解释了最大单点测量值与动态范围的关系,并评估了探测器件的单点探测能力,同时规划了未来进一步提高动态范围的方法,从而为同类设备的研制提供参考。

大气环境监测卫星紫外高光谱大气成分探测仪技术发展及应用

大气环境监测卫星是我国民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星。本文介绍了搭载于该卫星的新一代紫外高光谱大气成分探测仪,通过发展紫外高光谱大幅宽高分辨超光谱成像技术,使紫外谱段高光谱大气观测空间分辨率提升一倍,大幅提升气态污染物监测能力,取得良好的应用效果。

肺移植患者生活质量现状及影响因素研究

目的调查肺移植术后患者的生活质量现状及其影响因素,为制订改善肺移植患者生活质量方案提供参考。方法采用一般资料问卷和SF-36量表,对217例肺移植术后门诊随访患者进行横断面调查。结果肺移植患者的生理功能、生理职能、躯体疼痛、总体健康、社会功能、情感职能维度得分显著低于国内常模(均P<0.01);躯体方面生活质量的影响因素为照顾者、是否发生血液系统并发症和腹泻天数;心理方面生活质量的影响因素为是否发生血液系统并发症和工作状态(均P<0.05)。结论肺移植术后患者生活质量较低,术后生活质量受多因素的影响,应重点关注患者移植后并发症的发生情况,做好针对性护理。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪基于太阳的在轨辐射定标

基于整机双向散射分布函数(Bi-directional scattering distribution function, BSDF),星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(Environmental trace gases monitoring instrument, EMI)在轨可完成基于太阳的辐射定标,整机BSDF表征了EMI观测光路和定标光路辐射特性的关系。观测光路辐射定标已在地面完成,定标光路辐射特性定标在轨基于太阳完成,进而得到了整机BSDF参数,基于此实现了EMI在轨基于太阳的辐射定标。结果表明在可比光谱范围内,与TROPOMI(Tropospheric ozone-monitoring instrument)载荷交叉比对结果的差异在5%～6.5%以内。

基于综合立体观测网的京津冀地区污染过程分析

为揭示大气污染的演变规律,推动京津冀及周边地区空气质量的持续改善,针对大气重污染发生—演变—消散全过程的核心科学问题,在京津冀及其周边地区建立大气污染传输通道立体观测网,围绕2017年秋冬季和2018年春、秋、冬三季开展重污染时段和重污染过程的地基和车载走航观测,评估区域大气污染输送和城市间大气污染的相互传输量.结果表明:北京市污染呈明显的区域性特征,春季主要受区域不利扩散条件及沙尘传输影响,秋季主要受西南通道传输影响,冬季主要受西南、南部、东南通道混合层内传输与区域扩散条件不利的共同影响.秋冬季京津冀地区NO 2、SO 2污染物垂直柱浓度整体低于西南、东南和南部输送通道区域,当弱南风静稳天气条件主导时,北京市易受到污染物输送的影响,形成局域污染过程.研究显示,北京市重污染时段外来污染物各类尺度输送通道中,西南通道污染传输为主导,部分时段还受到东南和东部通道污染传输的影响.

视神经脊髓炎谱系疾病、系统性红斑狼疮和胸腺瘤共病一例

一例53岁男性患者,因"右眼视力下降2个月,伴双下肢无力8 d"入院。胸椎增强MRI提示胸髓T3水平偏右侧信号异常,考虑脱髓鞘病变,血清水通道蛋白质4抗体阳性,效价为1∶320,诊断为视神经脊髓炎谱系疾病。该患者同时合并系统性红斑狼疮和胸腺瘤。经甲泼尼龙冲击、血浆置换、免疫抑制剂等治疗后,患者右眼视力及双下肢无力逐渐好转。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪设计及标定技术

高分五号卫星是我国首颗高光谱综合观测卫星,其上搭载了我国自主研制的大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI),获取紫外至可见谱段的高光谱辐射信息,可用于定量监测二氧化氮、二氧化硫、臭氧等污染气体的全球/区域分布和变化,是我国首台实现大气污染气体探测的星载高光谱载荷。载荷发射后进入在轨测试阶段。待测试完成后,将正式交付用户,进入业务化应用阶段。主要介绍EMI载荷的测量原理、设计方案,总结了在轨信噪比、光谱分辨率、光谱定标精度和辐射定标精度等关键指标,并展示EMI载荷测量的全球NO2、O3分布。测试结果表明,EMI载荷在轨工作状态良好,光谱数据精度高,可应用于全球污染气体产品反演。后续业务化应用可有力支撑大气污染防治、全球气候变化管理等用户需求。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪0～1级数据处理研究

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(Environmental trace gases monitoring instrument, EMI)于2018年5月9日成功发射升空,目前在轨运行状态良好,能够有效获取全球紫外-可见波段地球大气散射光信号(Digital number, DN)值(0级数据)。为对遥感数据定量化应用,EMI输出的DN值需要完成光谱定标、几何定位、辐亮度定标等处理,得到1级数据产品,1级数据用于反演获取全球大气NO_2、SO_2和O_3等2级产品,进而应用于定量监测全球空气质量变化以及污染气体的分布输运过程。

一种高集成多通道数字收发阵列模块设计

本文基于数字化、集成化的设计思想,结合多层微波-数字混压基板PCB技术,设计并实现了一款高集成度的S波段8通道数字收发阵列模块。通过详细介绍其组成和关键技术,制作了实物样机并对相关指标进行了测试,测试结果验证了设计方法的正确性。

一种Ku波段固态功率放大模块的设计

文中介绍了一种Ku波段固态功率放大模块的研制思路,详细阐述了功率放大链路的组成方案,以及基于波导E面T型分支和H面波导裂缝电桥的混合式4路功分/合成网络的设计方法。制作了实物样机并进行了相关测试,结果表明模块在Ku波段14%的相对带宽范围内可实现大于130W的脉冲输出功率,合成效率大于90. 2%,验证了设计方法的正确性和有效性。

基于EMI遥感NO_(2)技术监测澳洲森林火灾活动

澳大利亚2019–2020年发生了大规模的森林火灾,本次火灾在六个月的时间内烧毁了超过800万公顷的桉树林。利用大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)对澳大利亚火灾期间的NO_(2)变化情况进行了分析。研究发现,2019年11月,澳大利亚东南区域的NO_(2)浓度及分布相比往年同期,出现明显的增长趋势。同时具体针对澳大利亚两大国家公园的火灾,研究了NO_(2)相对浓度的频率分布与火灾程度和频次的关系,发现这两个地点2019年11月NO_(2)的相对浓度频率也出现了明显的增高,表明森林火灾是导致部分区域NO_(2)浓度升高的主要原因。本工作的开展也证明了EMI在重大污染事件监测上的可行性。

EMI云量反演及与TROPOMI的对比研究

云参数是痕量气体反演过程中重要的输入参数,对其准确反演具有重要意义。基于2019年3月大气痕量气体差分吸收光谱仪EMI的观测数据,利用O4在477 nm处的吸收特性进行有效云量的反演。为验证EMI云量反演的准确性,将EMI与TROPOMI的反演结果进行对比分析,并对2019年3月2日、6日、9日和10日EMI和TROPOMI整天的云量进行了相关性分析,相关性R分别为0.752、0.712、0.764和0.762,表明二者具有良好的相关性。进一步选取了沙漠、海洋、陆地三个不同区域的云量分析了不同下垫面情况云量的分布特征,发现在这三个区域,EMI和TROPOMI的云量都具有较好的一致性,并且海洋上空云量较低,陆地上空云量较高,而沙漠上空云量变化频繁。

一种可实现天线极化切换功能的S波段前端组件设计

本文介绍了一种可实现天线极化切换功能的S波段前端组件设计方法。详细阐述了组件收发链路的组成及指标分解,分析了新器件的引入对功率放大器漏极调制电路设计带来的影响并给出解决措施。测试结果验证了文中设计方法的正确性和有效性。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪活动部件

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪具备对地观测、太阳光光谱定标、卤素灯探测器自检三种工作模式,所以需要三条相应的光学系统光路。为了使得光路得到充分利用,三条光学系统光路共用一部分光路,故设计太阳挡板活动部件、光路切换活动部件和漫射板定标活动部件用于切换三条光路。三个活动部件进行了部件寿命试验,而且整机进行了热真空和热平衡试验,实验结果表明活动部件运行正常,活动部件满足寿命要求和环境适应要求.

EMI南极臭氧柱总量反演研究

利用差分吸收光谱技术(DOAS)反演了我国首个星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)的臭氧斜柱浓度(SCD),通过SCIATRAN辐射传输模型建立了大气质量因子(AMF)的查找表,最终得到EMI的臭氧垂直柱浓度(即臭氧柱总量)。将EMI、OMI和TROPOMI于2018年11月2日获得的南极区域臭氧柱总量进行了对比分析,三者均观测到南极中高纬度(30°S~70°S)的臭氧高值区域与南极内陆(75°S~90°S)的臭氧低值区域,且EMI与OMI、TROPOMI的臭氧柱总量相关性(R^(2))分别为0.977和0.979。进一步将EMI反演的臭氧柱总量与南极长城站(62.22 S,58.96 W)地基天顶散射光差分吸收光谱仪(ZSL-DOAS)反演的臭氧柱总量进行对比,二者相关性(R^(2))为0.926。

紫外高光谱探测仪实验室辐照度定标研究

紫外高光谱探测仪在轨运行时通过地球光观测光路和太阳光观测光路获取辐射和光谱信息,因此在发射前需对载荷进行实验室定标。定标后获取的辐照度定标系数将用于在轨计算获取反演所需的太阳参考谱,定标精度直接影响仪器在轨探测及数据反演精度,决定着获取的遥感信息的可靠性。采用直接发散光辐照度定标方法,搭建二维定标平台对定标光路进行不同角度、距离的标准灯测试,将三个距离下的实验值借助最小二乘法线性拟合得到辐照度定标系数,并对系数进行角度等因素的校正。测试结果表明合成不确定度为3.42%,符合辐射定标要求,表明了方法的可行性。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪数据的定标处理与存储方式

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪搭载于太阳同步轨道卫星上,用于获取紫外至可见波段的高光谱遥感数据,可定量监测全球痕量气体分布、变化及输运过程.为满足大量实时遥感数据的读写功能,并实现载荷数据的快速有效查找与读取要求,选择HDF5数据格式存储大气痕量气体差分吸收光谱仪获得的遥感数据.为测试数据的有效性,基于载荷在实验室获取的0级测试数据,通过暗背景扣除、增益修正、光谱定标与辐射定标等处理,获得1级遥感数据,并将其成功写入HDF5文件中,从而为载荷入轨后的处理提供数据支持.

Preliminary measurements of boundary layer reactive halogens based on MAXDOAS technique over Salt Lake in West China

The reactive halogens play key roles in the destruction of boundary layer ozone by catalytic reactions and provide a fast pathway to the sedimentation of elemental gaseous mercury.The presence of bromine oxides in the lower

结核分枝杆菌PE_PGRS29蛋白结构与功能的生物信息学分析

为了运用生物信息学方法对结核分枝杆菌Rv1468c基因编码蛋白PE_PGRS29的结构和功能进行预测分析,Rv1468c基因相关信息从Genbank数据库中提取;运用ProtParam、Protscale、NetPhos、TMHMM、SOPMA、SWISS-MODEL等在线软件预测分析PE_PGRS29蛋白的理化性质、亲疏水性、磷酸化位点、跨膜螺旋结构和二级结构并对其进行三级结构建模,PE_PGRS29蛋白的B细胞以及T细胞抗原表位使用BLAST、ABCpred和SYFPEITHI软件进行预测,PE_PGRS29蛋白的相互作用蛋白用STRING数据库进行分析,使用MEGA-X软件对PE_PGRS29蛋白构建进化树。结果表明:PE_PGRS29蛋白含有370个氨基酸,分子式为C1375H2111N431O465S3,原子总数4385,消光系数为9970,280 nm处的吸光度为0.309;平均疏水性为0.199,为亲水性蛋白,第331位氨基酸亲水性得分最高为-1.533,第51位氨基酸疏水性得分最高为2.378。该蛋白性质稳定,α-螺旋(Hh)、β-转角(Tt)、β-折叠(Ee)和无规则卷曲(Cc)在该蛋白质二级结构中分别占21.89%、10.54%、21.89%和45.68%。综上所述,生物信息学分析PE_PGRS29蛋白为结核分枝杆菌表面稳定亲水性蛋白,与结核分枝杆菌的泛素化介导异种自噬清除密切相关。该蛋白含有多个T、B细胞抗原表位,可作为结核治疗的潜在分子靶点。

星载EMI在轨光谱定标方法研究

于2018年5月9日搭载高分五号卫星发射的大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)为紫外可见波段高分辨率成像光谱仪。为考察其在轨光谱性能,首先采用波长寻峰法即以太阳Fraunhofer线作为特征峰以快速获取载荷的光谱范围,然后采用谱线匹配法获取载荷空间维度的光谱弯曲值,最后采用光谱拟合法获取光谱分辨率的变化。寻峰法通过与标准Fraunhofer线进行比对找寻特征峰,得到其标准波长及对应像元,经二阶多项式拟合可得到像元-波长对应关系。谱线匹配法通过Pearson相关系数法作为判据,即利用两谱线之间相关系数作为匹配结果的判断条件,得到测量谱线与标准谱线间的偏移值,定标结果满足定标精度高于0.05 nm的要求。光谱拟合法通过求解将测量谱与高分辨率太阳参考谱拟合,可以分析光谱分辨率变化。对2019年1月7日全天15轨数据的分析结果表明,光谱分辨率在一天内的变化一致,其单行标准差不超过0.01,因此在之后仪器长时间运作或受到干扰情况下,利用此方法对其性能衰变进行分析具有重要意义。