地基雷达技术及其在太阳系天体探测中的应用

人类利用雷达波进行天文研究距今已有40多年历史了。它是一种发射雷达波到目标天体,通过分析其回波特性来进行天文探测的技术。该文从地基雷达在太阳系天体探测中的应用出发,分析了地基雷达相比其他探测手段的优点;介绍了地基雷达的基本工作原理;给出了近年来地基雷达的发展情况和探测成果;最后从现有条件出发,探讨了我国开展地基雷达探测的设想。

中层顶波非线性相互作用的甚高频雷达观测研究

利用 SOUSY VHF雷达 1 987年 6月 2 2日至 6月 2 9日在挪威 Andoya的观测数据研究了中层顶附近大气风场中行星波、潮汐和惯性重力波的非线性相互作用。首先利用 Lomb- Scargle周期图方法计算了大气纬向风场的功率谱 ,除了行星波和潮汐外 ,在行星波、潮汐的频率和与频率差处有明显的谱峰 ,双谱分析表明这些谱峰是行星波和潮汐相互作用形成的。在 86.4km处 35h行星波、半日潮与 8.9h惯性重力波有较强的非线性耦合 ,半日潮与行星波间有明显的能量传输。半日潮振幅变化的周期为 78h,远大于行星波的周期。 85.2 km处经向风场半日潮振幅的变化周期同样大于与之相互作用的 33h行星波的周期。

曲靖非相干散射雷达探测空间碎片初步成果

在介绍曲靖非相干散射雷达的基本情况和工作参量的基础上,给出了雷达探测空间碎片的灵敏度,报道了2014年11月18日空间碎片探测的实验结果,与理论轨道计算值比较,目标的距离值有很好的一致性,确认了7个编目碎片,证实了利用曲靖非相干散射雷达开展空间碎片探测的可行性。经过进一步的技术革新,曲靖非相干散射雷达有望观测直径为5 cm左右的空间碎片,并通过组网等技术手段进一步扩充空间碎片和其他自然天体目标的跟踪能力。

近地小行星地基雷达探测研究现状

地基雷达探测是研究太阳系中小行星的重要方法。雷达探测主要有两种方式:(1)连续波探测,可得到小行星表面的粗糙度等参数;(2)延迟多普勒探测,用于反演小行星的三维形状模型并确定自转轴状态。与其他探测方法相比,雷达观测具有分辨率高等优势。简要介绍了地基雷达探测的原理和方式,以及通过雷达成像建立小行星形状模型的方法。同时举例说明了雷达探测小行星的成果,并对包括雷达在内的多种探测方法进行了比较。

曲靖非相干散射雷达月球探测初步结果

非相干散射雷达是目前地面监测电离层最强大的设备,在月球等天体目标探测方面也具有潜在价值。本文介绍了曲靖非相干散射雷达技术特点与月球探测数据处理方法,分析了月球探测初步结果以及目前存在的不足与下一步工作计划。结果表明,曲靖非相干散射雷达目前可探测月球单极化回波(右旋圆极化)、反演月表反射系数和粗糙度、进行初步成像等,探测结果与现有研究结果基本一致。本文工作对我国地基雷达天文探测具有重要意义。

AMGS系统结构设计初探

本文论述了农业气象情报图形系统(AMGS)结构设计思想与方法。

潜在的500MHz雷达网及其应用

随着曲靖500 MHz非相干散射雷达的初步建成并投入使用,利用其开展雷达天文学的研究成为可能。基于雷达方程,假定曲靖雷达发射信号,分析了现有昆明40 m天线、密云50 m天线和贵州500 m射电望远镜作为接收器接收回波信号,构建潜在雷达网进行天文测量的能力,报道了探测空间碎片的初步成果,探讨了我国开展地基雷达观测近地小行星的设想。最后呼吁我国开展地基雷达和VLBI联合进行太阳系天体探测,开拓深空领域。

地基太阳雷达探测方法研究

雷达天文学开始于20世纪40年代,不同于天文望远镜接收天体发射的信号的被动观测手段,雷达探测是一种主动观测天体的手段。太阳雷达是利用雷达发射器主动向太阳发射特定波段的电磁波,并接收反射回波,通过研究回波的性质,了解日冕磁场结构、日冕物质抛射(CME)的运动状况等重要信息。本文回顾了利用地基太阳雷达对日冕进行观测研究历史,对地基太阳雷达近些年被边缘化的原因进行了分析,最后还对中国太阳雷达的发展进行展望,地基太阳雷达可以为日冕磁场测量和对地CME的观测及预警预报提供一个全新的探测手段。

农业气象情报信息处理与数据文件结构

本文叙述了农业气象情报业务自动化的基础工作——信息接收与处理自动化的设计思想,并提出了适合于实际使用的数据文件系统结构设计方案及对该文件系统进行操作的程序设计。

云南雷达和光学设备联测空间目标展望

根据多种空间飞行体轨道特点，文中提出了利用地基云南雷达和光学望远镜设备联合监测空间目标的方案，然后概要介绍了曲靖非相干散射雷达和丽江2．4m光学设备及其部分相关代表性成果。研究表明，该系统方案联测空间目标优势明显，并且该方案同样也适用于近地小行星探测。最后探讨了由于云南地理位置的重要性，相关设备可参与区域合作，站在科技创新的角度，为面向南亚东南亚辐射中心提供国家定位服务。

便携式自基准天文定位仪研究

利用二维倾斜传感器与测角装置联合测量天体瞄准线与水平面之间的天体高度角，再依据两星或三星等多天体定位原理进行天文定位导航，研制出一种新型的便携带人工水平基准的天文定位装置系统。本文对该系统的结构组成与测量原理，误差分析及校正等做了较全面的论述。

我国地基雷达观测月球的现状和研究进展

地基雷达观测可以提供太阳系天体目标的地形地貌、物理特征、轨道动力等信息。聚焦利用地基雷达天文技术开展月球观测的原理方法和科学意义,介绍了基于我国现有深空雷达上行装置、射电望远镜条件以及非相干散射雷达等系统,初步开展的特高频段(Ultra High Frequency,UHF)和X频段的地基雷达观测月球试验。通过月球反射回波的信号处理,获得了延迟、多普勒频移等参数,得到了一致的与近表层物质密度相关的月面雷达反射率,并得到了月球的左右旋圆极化率,反映了与波长同尺度的月球近表层结构。文章积累的数据处理经验将为我国的小行星预警、行星历表等地基雷达观测研究提供技术基础。

苏北杨树主要虫害与气象条件的相关分析

通过对1986～2001年苏北杨树主要虫害调查资料和1996～2001年在宿迁5县（区）试验资料的研究，分析了温度、湿度、降水、日照等气象要素对杨扇舟蛾、杨小舟蛾、杨二尾蛾、桑天牛、草履蚧、溃疡病等杨树主要病虫害的不同发育阶段的影响和两者之间的相关关系；探讨了温湿度综合指数K对杨舟蛾类害虫羽化开始期的指示意义；建立了草履蚧危害损失的气象要素估算方法。为杨树虫害的预报和防治提供有益帮助。

基于三亚非相干散射雷达的月球正面南北半球拼接成像研究

当使用地基雷达并应用距离多普勒算法对月球正面进行成像时,不可避免会遇到“南北模糊”问题.这是由于距离多普勒成像算法对旋转的天体进行成像时,位于视赤道共轭的两点的回波在距离多普勒图像中是重叠在一起无法分辨的.针对该问题并基于三亚非相干散射雷达我们提出了一种解决方案,即月球正面南北半球拼接成像技术.该技术通过将波束指向调整到特定位置,对月球正面南北半球分开照射的方法进行两次独立的实验,最后将正面南北半球图像拼接的方法得到完整的月球成像图.实验结果证明该技术可以得到较为理想的图像,但仍然存在一些不足需要改进.

汉中气候生产潜力的估算及其分布

利用汉中市11个气象站点1959-2008年逐年年平均气温、年降水量资料,应用Miami模型、Thornthwaite模型估算了温度气候生产潜力(Tspt)、降水气候生产潜力(TspR)和蒸散量气候生产潜力(TspV)。结果表明:汉中市热量条件较好,大部分地区水分是限制作物产量的主要因素;Tspt、TspR对应的粮食作物的经济产量较高,TspV对应的粮食作物的经济产量与实际粮食产量相对较接近,未来粮食增产的主要途径是提高温度和水分的利用率。北部山区、南部山区和平川各区特点明显,可为当地的农业生产布局提供参考。

天籁射电阵的空间碎片探测性能分析

提出以曲靖非相干散射雷达作为一种可能的发射源与天籁射电阵组成一套双基地雷达空间碎片探测系统,对该系统的空间碎片探测性能进行计算与仿真分析,包括可探测目标雷达散射截面积(RCS)、天籁射电阵对空间目标与碎片探测时间、探测效率等。分析表明,该系统具有探测直径10 cm以下级空间小碎片的潜力,并在最后提出了一种基于该系统的交叉波束的确定方法及对空间碎片定位的方法。

用于雷达天文研究的高速基带数据记录系统

为了开展雷达天文科学研究,将射电望远镜接收的雷达回波信号进行采集和记录,研究基于SNAP(Smart Network ADC(Analog to Digital Converter)Processor)硬件实验板和快速存储服务器设计并开发了雷达天文基带数据采集与记录系统.该系统采用CASPER(Collaboration for Astronomy Signal Processing and Electronics Research)提供的图形化FPGA(Field Programmable Gate Array)开发工具流,设计了双通道、256 MHz带宽信号采集和VDIF(VLBI(Very Long Baseline Interferometry)Data Interchange Format)基带数据输出固件程序;基于HASHPIPE(High Availability SHared PIPeline Engine)多线程管理引擎开发了双万兆以太网口实时基带数据存储程序,存储带宽达到1 GB/s;最后编写了VDIF格式到雷达天文格式的转换程序.经过脉冲星信号观测实验检测,该系统准确、可靠.

均生函数模型在广西1998年春播低温阴雨结束期预报中的应用

应用均生函数对广西春播期低温阴雨结束期建立预报模型，并进行试报与预报检验。结果表明，该方法对广西低温阴雨结束期有较强的预报能力，尤其对低温阴雨结束期极值年有较好的拟合和预报能力。

巴克码无旁瓣滤波在地基雷达月球成像中的应用

本文针对13位巴克码匹配滤波器会因旁瓣导致地基雷达月球成像质量恶化的问题,提出了使用无旁瓣滤波器解码来避免出现旁瓣从而改善成像质量的方案,并用三亚非相干散射雷达进行了月球成像实验,检验了该方案有效性。成像算法采用了距离-多普勒算法。成像结果表明,13位巴克码匹配滤波器的旁瓣会使距离-多普勒图像在距离向产生10%~30%的回波强度扩散,污染周围距离门,导致距离分辨率恶化;而无旁瓣滤波器可以有效避免这种污染,从而优化距离分辨率,使成像质量得到改善。

农业气象、遥感和农业信息在夏旱灾损评估中的应用

根据农业气象、遥感和农业信息及其相应的夏季干旱判定指标 ,对河北省夏旱的发生程度进行综合分析 ,定量地评估了秋作物产量损失量。应用此方法对 1997年和 1998年夏旱进行评估 ,并以实际产量进行验证 ,结果与实际相符。