基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法精确反演地球重力场

由于GRACE Follow-On双星系统等效于基线长为星间距离的一维水平重力梯度仪，因此本文基于GRACE Follow—On卫星重力梯度法开展了精确和快速反演下一代地球重力场的可行性论证研究．研究结果表明：第一，基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法（GFO-SGGM），利用卫星轨道参数（轨道高度250km、星间距离50km、轨道倾角89°、轨道离心率0．001）、关键载荷测量精度（星间距离10^-6m、星间速度10^-7m·s^-1、星间加速度10^-10 m·s^-2、轨道位置10^-3m、轨道速度10^-6m·s^-1、非保守力10^-11 m·s^-2）、观测时间30天和采样间隔10s反演了120阶地球重力场，在120阶处累计大地水准面精度为9．331×10^-4m．第二，在120阶内，利用将来GRACE Follow—On双星反演地球重力场精度较现有GRACE双星平均提高61倍，因此GRACE Follow-On卫星重力梯度法是进一步提高地球重力场反演精度的优选方法．第三，下一代GRACE Follow—On计划较当前GRACE计划的优点如下：轨道高度更低（200-300km）、载荷精度更高（10^-7～10^-9m·s^-1）和星间距离更短（50--100km）．

GRACE Follow-On卫星的星载GNSS相位测速法

通常认为,低轨卫星的速度和加速度信息需要首先进行卫星精密定轨,再通过轨道微分法得到最终解算结果。本文基于GRACE Follow-On卫星的GPS载波相位观测数据,通过数值微分方法直接对载波进行微分,解算得到卫星的速度和加速度。基于2018-11-01—2018-11-10的GRACE Follow-On C/D卫星实测数据进行了试验,利用CODE精密星历和5 s钟差产品,结果表明,当微分器长度设置为9点时,载波相位直接法确定C和D卫星速度的3D RMS分别可达0.2276 mm/s和0.2384 mm/s(微分间隔为60 s);确定卫星加速度的3D RMS分别可达4.1μm/s^(2)和4.5μm/s^(2)(微分间隔为90 s)。载波相位直接微分法相比于运动学轨道差分法而言,无须固定模糊度,削弱了轨道历元间相关性对其微分速度和加速度的影响,可为GRACE Follow-On任务的精密定轨和重力场解算提供高精度的速度和加速度信息。

GRACE与GRACE Follow-On重力卫星数据揭示出的黄河流域2002-2020年干旱特征

研究黄河流域干旱时空变化特征,对认知黄河流域水资源演化规律具有重要意义。本文充分利用GRACE(gravity recovery and climate experiment)与GRACE-FO(GRACE Follow-On)重力卫星在大尺度范围下监测水文信息变化中的优势,基于2002年4月至2020年7月GRACE和GRACE-FO RL06 Mascon数据,计算了黄河流域陆地水储量异常(terrestrial water storage anomaly,TWSA)及对应的水储量亏损赤字(water storage deficit index,WSDI),据此分析了黄河流域上游、中下游干旱事件及其严重性、干旱持续时间、平均与最大水储量赤字等干旱特征,并与其他4种常用干旱指数,标准降水蒸散发指数(standardized precipitation evaporation index,SPEI)、自矫正帕尔默干旱指数(self correct-Palmer drought severity index,sc-PDSI)、标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)和标准化径流指数(standardized runoff index,SRI)识别结果进行了对比分析。研究结果表明:在WSDI识别出的黄河流域上游、中下游分别发生的5期干旱事件及其对应的干旱等级中,存在其他传统干旱指数未识别现象;在黄河流域以往干旱事件识别中,WSDI也展现出了较其他4种传统干旱指数显著的识别优势。相比传统干旱指标多仅依赖于稀疏地表水文监测信息,基于重力卫星监测数据的WSDI干旱指标可在大尺度范围下有效识别出流域干旱特征。

多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化系统

基于中尺度数值预报模式WRF和WRFDA同化系统,实现多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化,并对同化产品进行评估和应用。2018年同化试验结果表明:通过质量控制和偏差订正,AMSU-A资料第5~9通道亮温观测增量O-B(观测值O和背景场的正演辐射模拟值B的差值)的标准差有效降低,同化后各通道亮温分析残差O-A(观测值O和分析场的正演辐射模拟值A的差值)的标准差有效降低。同化预报产品被应用在暴雨强对流个例和台风个例中,取得良好效果。

低轨倾斜轨道卫星太阳电池阵防遮挡设计与分析

低轨倾斜轨道卫星轨道面光照角周期变化,太阳电池阵受照情况复杂,其输出电流呈现波动。为此,文章分析卫星各种工况下的本体遮挡面积,结合太阳电池阵遮挡工作特性分析及阴影遮挡试验结果,开展太阳电池阵防阴影遮挡设计,并采用投影法进行卫星本体遮挡影响分析。结果表明:卫星本体遮挡时,电流损失预计值与在轨遥测电流损失值基本一致,分析误差小于2%。上述分析结果可为卫星复杂遮挡工况下电源系统能量平衡设计提供参考。

低轨星座卫星快速开发与验证方案设计

针对低轨星座卫星快速开发与验证需求,提出试验星+工程星+接口验证平台(VPI)并行研制验证方案。通过工程星研制,对卫星结构、总装设计及供电主通道、推进贮供主通道等设计进行验证,支撑试验星设计优化与结构投产;VPI对星上电子单机接口、星上软件等进行迭代验证。通过试验星研制,对低轨星座卫星功能性能全面验证,确定星座卫星基线。该方案经多颗卫星实施验证,有效提高了低轨星座卫星验证效率。

实验用大林姬鼠种群微卫星标记开发及遗传特性分析

目的 开发大林姬鼠多态性微卫星标记,丰富大林姬鼠遗传数据,为大林姬鼠遗传质量控制及基因定位等工作奠定基础。方法 基于大林姬鼠基因组序列筛选微卫星位点,挖掘微卫星引物,通过多重PCR技术分析群体的遗传多样性。结果 成功开发出30个微卫星标记,利用60份大林姬鼠基因组DNA对30个微卫星位点进行评价,共检测出152个等位基因,平均每个位点有5.067个等位基因;平均观察杂合度为0.592;平均香农指数为1.265;平均多态信息含量为0.598。结论 基于本研究所开发的微卫星位点具有较好的多态性,能有效分析大林姬鼠群体的遗传多样性,适合为建立大林姬鼠遗传质量标准和遗传质量检测方法奠定基础。

数值预报中气象卫星资料同化前处理技术进展

在数值天气预报变分同化中,利用同化前处理将卫星资料完成有效信息优选、资料拼接和稀疏化、初级通道选择、下边界参数耦合等处理,实现卫星资料同化对数值天气预报业务的正贡献,是决定海量卫星资料同化效率、质量和效果的重要环节。针对多种格式的卫星资料,中国气象局研发标准格式的高时效卫星资料拼接等技术,有效减小整轨卫星资料时间滞后对数值天气预报业务的负面影响。对于风云气象卫星资料,将云和降水检测、资料质量分析等处理置于同化前处理中,实现多光谱资料融合的同化预质量控制,保证了风云卫星微波温度探测资料和红外高光谱资料的同化正贡献。利用统一资料格式对预处理卫星资料进行再处理,拓展针对卫星成像和主动探测资料的处理,将卫星资料同化的部分质量控制功能置于卫星资料同化前处理中,是风云卫星资料同化前处理技术发展的重要趋势。

基于数据传输特性的卫星广播通道参数优化方法与应用

中国气象局卫星广播系统(CMACast)是全球对地观测广播系统(GEONETCast)框架下三大对地广播系统之一,在世界气象组织信息系统(WIS)和综合卫星数据分发服务系统(IGDDS)框架下,承担亚太地区气象数据广播分发的职责。随着气象业务的发展,广播系统数据量由180 GB/天增长至460 GB/天,在广播带宽资源有限而广播数据种类和大小各异的情况下,系统管理员越来越难以通过经验对广播通道参数调整以保持广播系统播发效率,造成部分通道数据播发时效下降严重,不能满足业务时效要求。通过对不同气象数据传输特性的定量分析,获得各类数据的精细化数据传输样本,在此基础上对各类数据广播通道参数进行科学、定量的计算和优化,使数据播发时效明显提升,应用到实际广播业务中效果明显。

亚洲高山区冰川厚度变化光学立体和双基SAR卫星监测数据、方法与展望

冰川厚度变化是评估区域冰储量变化的最重要指标,以光学立体卫星和双基干涉SAR卫星为代表的冰川区高程测量已成为评估大范围冰储量变化的主要手段。本文首先总结了当前应用于亚洲高山区冰川区的主要光学和雷达卫星数据及其测高精度;然后,对当前冰川厚度变化卫星监测的方法(即监督校正的DEM差分法、自动化校正的DEM差分法、时序DEM参数化回归法和非参数化回归法)及其应用情况进行了梳理和总结,发现当前研究存在冰川雪盖区高程估计不准、雷达波穿透深度估计不准和季节尺度冰厚变化监测难等问题,导致当前对冰川局部变化过程的认识有限;最后,探讨了未来有关冰厚变化监测的潜在发展方向,提出利用当前存档卫星数据、融合多源测高数据、结合未来高时空分辨率观测计划将有助于解决当前所面临的问题。

MMP14调控骨骼肌卫星细胞分化的分子机制研究

旨在分析基质金属蛋白酶14(MMP14)调控骨骼肌卫星细胞分化的分子机制。本试验取10只4周龄C57/BL6雌性小鼠,利用胶原酶消化法分离骨骼肌卫星细胞。首先,对骨骼肌卫星细胞进行诱导分化,利用qRT-PCR和Western blot试验分析MMP14在骨骼肌卫星细胞增殖期和分化期表达量的变化。应用siRNA抑制MMP14蛋白表达,分为试验组(si-MMP14)和对照组(si-NC),每组3个重复:首先诱导细胞分化,应用免疫荧光和qRT-PCR分析试验组和对照组细胞分化水平的差异;随后取增殖期细胞进行蛋白组学测序,结合生物信息学分析鉴定差异蛋白,并筛选MMP14调控的关键差异蛋白和通路。本研究结果表明:1)MMP14在卫星细胞增殖期表达上调,在分化期表达下调;抑制MMP14蛋白会抑制肌管生成,表现为肌管融合指数下降。2)通过蛋白组学分析筛选到549个差异蛋白,其中有66个上调蛋白和483个下调蛋白,差异蛋白主要富集在细胞黏附、脂肪酸代谢以及AMPK通路等,参与调控细胞命运决定、组蛋白甲基化和染色质结构等生物学过程。3)通过蛋白互作关系网络分析发现MMP14与肌源性分化相关蛋白、脂肪生成相关蛋白以及异染色质结构调控蛋白直接互作,抑制MMP14可导致肌分化转录因子(PAX7、MYOD)和H3-K9甲基转移酶(SETDB1、SUV39H1)下调,而成脂分化转录因子(JUN、C/EBPβ)上调。本研究初步分析了MMP14调控骨骼肌卫星细胞分化的机制,MMP14可能通过H3-K9组蛋白甲基化参与卫星细胞命运决定以及成肌与成脂分化的转换,且这种调控作用发生在卫星细胞细胞分化启动前。本研究结果为骨骼肌发育研究提供理论依据。

GNSS辅助风云三号卫星MERSI近红外通道的大气可降水量反演方法

大气水汽是对流层中的重要参数之一,已被广泛应用于短临天气预警和长期气候监测等领域。我国风云三号(FY-3)系列卫星搭载的中分辨率光谱成像仪可用于大气水汽监测,但反演大气可降水量(PWV)时存在大气透过率参数低估、水汽与大气透过率回归系数经验选取的缺陷,无法满足在短临降雨监测、数值同化等高精度PWV应用方面的需求。针对该问题,本文提出一种GNSS辅助FY-3卫星的高精度PWV反演方法。本文方法引入高精度实测GNSS PWV作为大气透过率计算模型的回归拟合参数,辅助FY-3 L1级数据精确估计PWV和大气透过率的模型回归系数;同时,该方法顾及季节和高程因素对FY-3-L1 PWV反演的影响,分季节反演PWV并引入数字高程模型修正由于部分大气透过率参数低估导致的FY-3 L1 PWV相对不准确的现象。选取中国区域2013—2014年FY-3A卫星的L1数据和中国地壳运动观测网络的260个GNSS测站数据进行试验。结果表明,本文提出的GNSS辅助FY-3系列卫星PWV反演方法优于传统方法(FY-3A-L2 PWV),其整体精度改善率为74.5%,可得到更加可靠、稳健性更强的PWV格网产品,对于其在短临降雨监测和数值同化等方面具有重要意义。

基于高低温分区热管网络的高轨通信卫星散热能力提升方法

针对我国高轨通信卫星不断提升的散热需求,提出采用基于高低温分区热管网络的热设计方法。在分析热管网络散热能力的基础上,进行设备分区布局设计、分区热管网络散热面设计和分区热管网络布局设计。该方法可在保证卫星仪器设备工作温度、不降低热设计可靠性、不增加分系统重量及功率需求的前提下,将卫星散热能力提升15%~20%。文章还结合近些年通信卫星研制中的经验和教训,归纳给出高低温分区热管网络设计中的注意事项,以期为相关工程设计提供有效指导。

智能天地一体化网络的卫星跟踪测控技术综述

随着卫星互联网和我国航天测控技术的不断进步,航天测控网络朝着智能化、一体化的方向发展,在自主测控、资源分配等方面进展良好。因此,建立智能天地一体化的航天测控网是我国航天未来发展的重要目标。针对智能航天测控网中的跟踪测轨、遥测和遥控三个方面,分别介绍了相关原理与技术。同时,结合CCSDS提出的空间数据链路标准协议详细介绍了TM、TC、AOS、Proximity-1以及USLP标准,分析了不同标准所使用的技术与实际应用。本文从数据链路层和物理层的角度介绍了智能航天测控系统的工作原理及技术要求,为我国智能天地一体化卫星测控通信网的研究提供参考并予以展望。

卫星互联网现状与发展展望

1概述。卫星互联网是能够向用户提供互联网接入服务的卫星通信系统。美国卫讯公司(Viasat)等发射运营的地球静止轨道(GEO)高通量卫星(HTS)通信系统,欧洲卫星公司(SES)的“另外三亿人”(O3b)中地球轨道(MEO)卫星通信系统,欧洲通信卫星公司(Eutelsat)的“一网”(OneWeb)低地球轨道(LEO)卫星通信系统、太空探索技术公司(SpaceX)的“星链”(Starlink)LEO卫星通信系统等,都是支持卫星互联网应用的典型卫星通信系统。

基于实战教学法的“卫星遥感”课程改革与实践

针对“卫星遥感”课堂知识更新滞后、缺少实战教学环境的问题,通过对课程章节内容重构引入新知识,指导学生开展实验、对抗赛、辩论赛等活动以提升学生实践和思维能力,将科研项目融入课程,培养学生解决实际问题能力,创新实战教学模式,紧跟前沿遥感科技,项目案例贯穿课程始终,提炼真实型号项目,激活实战场,训练创新能力,从而实时捕捉系统性、科学性、前沿性的知识,以多元化实战训练提高实践技能,培养学生系统思维和自主创新等能力,对遥感类专业课的教学改革设计提供参考。

星下点观测的星载卫星导航反射信号海面风矢量极大似然估计

该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题,分析非镜向海面散射信号特征,提出星下点非镜向观测模式,定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量,在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量极大似然估计(MLE)反演算法直接利用两颗及以上导航卫星的星下点非镜向散射信号进行海面风矢量的反演,并提出风矢量搜索算法提高反演效率。通过搭建星载GNSS-R仿真平台验证算法的可行性和评估算法性能。结果表明:所提算法可直接利用非镜向独立观测模式下的多颗导航卫星散射信号反演得到海面风速和风向;多星观测可消除观测几何导致的模糊解从而将海风风向4个模糊解降至2个模糊解,但无法消除海浪谱的对称性导致的海面风向模糊解。在2~25 m/s的风速内,当信噪比(SNR)大于11 dB时,3星观测的风速均方根误差(RMSE)优于2 m/s,风向的均方根误差优于15°。

服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统设计与分析

提出具有遥感、星间星地组网、星载边缘计算功能的低轨卫星与地面云计算中心和天基、临近空间、空中、陆地、海面等各类型终端构成的卫星互联网总体架构,给出包括资源层、虚拟化层、服务层、服务管理层及应用层在内的星载边缘计算功能架构。针对星载计算能力有限、天基网络拓扑高动态等典型特征,在提出星载边缘计算模拟验证系统构建方法的基础上,设计服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统,开展天基感知信息处理分发试验,并根据不同信息处理与分发方式对网络资源占用和用户服务时延的对比,分析不同能力条件下卫星互联网对天基感知业务服务的能力水平。

国际海洋经济卫星账户实践及对中国启示

近年来,世界各国对海洋经济发展的重视程度日益提高。海洋经济卫星账户致力于提供与国民经济一致可比的统计数据,逐渐成为衡量海洋经济可持续发展的有力工具。通过回顾国际海洋经济统计的最新进展,重点介绍了葡萄牙和美国海洋经济卫星账户应用实践,最后针对我国海洋经济统计核算工作现状与问题提出了相关建议,以期为海洋经济监测评估与政策制定提供参考。

手机直连低轨卫星的应用场景及业务需求分析

手机直连卫星是低轨(low earth orbiting,LEO)星座系统的重要应用方向之一。概述了手机直连卫星的主要技术路线、应用场景及业务类型;分析了低轨星座的建设成本、承载能力、运营收入;提出了我国手机直连卫星通信的主要应用应以广覆盖、海量连接为主,而卫星大流量宽带上网应用存在商业闭环的风险;最后探讨了结合应用需求的技术发展建议。