基于升降轨SAR数据的地下核爆参数反演与3D形变监测方法

以朝鲜第6次地下核试验为例,基于升降轨ALOS-2 SAR数据,首先利用D-InSAR技术获取核试验场的视线向形变,以此为基础,基于贝叶斯反演方法确定核爆参数,然后引入POT技术测量核试验场方位向和距离向形变,最后,融合D-InSAR与POT结果计算核试验地表三维形变场.研究发现,核爆位于朝鲜丰溪里试验场万塔山下,其坐标为东经129.0792°,北纬41.3026°,深度约为550 m,核爆导致发生水平方向位移约3 m,垂直方向位移约1 m.结果表明天基SAR遥感技术,特别是长波段SAR,在地下核试验监测中具有重要的应用价值,可为地下核试验监测提供新思路.

基于碎片云运动模型的缓发γ射线电离大气蒙特卡罗模拟

高空核爆炸碎片云释放出的缓发γ射线在高空非均匀大气的输运过程中电离大气,使得电离层中电子数密度剧增,进而影响途经电离层的无线电通信链路。为了准确描述随时空演化的缓发γ射线源电离大气过程,首先建立高空核爆炸碎片云运动演化的流体力学模型,然后根据碎片云参数建立缓发γ射线分层等效体源模型,最后采用蒙特卡罗方法模拟缓发γ射线在高空大气中输运并电离大气的过程。针对碎片云形状时空演化特性,采用辐射源分层抽样的方法得到缓发γ射线初始位置;针对大气密度随高度指数衰减的特性,采用质量厚度抽样方法简化模型、提升效率。结果表明:碎片云形状对缓发γ射线电离大气的范围和强度存在明显影响。兆吨级高空核爆炸缓发γ射线电离大气范围可达千公里以上。当爆高不变而当量增加时,碎片云高度和水平半径增大,缓发γ射线电离大气范围和强度增大。保持当量不变而增加爆高时,碎片云高度和水平半径增大,缓发γ射线电离大气范围增大,但强度有所降低。

基于短波段电离层探测数据分析地下核爆引起的电离层扰动

同全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)获取电离层总电子含量(total electron content, TEC)数据相比,传统的电离层垂测、斜测等短波段数据具有特征参数丰富、高度分辨率高、历史数据多等优点。为利用电离层垂测和斜测数据,研究地下核爆引起的电离层扰动。利用2016年1月6日朝鲜地下核试验当天的斜测、垂测数据分析电离层扰动现象。结果表明,本次地下核爆造成的行波电离层扰动为小尺度电离层扰动,传播速度为150.3~158.7 m/s。同时核爆发生后0.5 h在距离爆点421.4 km处,观测到F2层临界频率(critical frequency of the F2layer, foF2)较月中值增加了0.7 MHz,较1月5日、1月7日在协调世界时(coordinated universal time, UTC)2:00 UTC的增加了0.5 MHz,极有可能是地下核爆通过岩石圈-大气圈-电离层圈耦合机制造成电离层电子浓度增加。本文分析结果与其他文献资料非常吻合。由此可见,基于短波段电离层探测方式感知电离层扰动从而实现地下核爆炸事件的监测,是一种有效的核爆电离层效应监测手段,可与其他直接监测手段相印证,提高核爆事件监测能力。

电磁脉冲在地上及地下的传播规律

电磁脉冲会在辐照范围内的导体上感应出电压和电流,充分了解电磁脉冲在地上及地下的传播特性及分布规律是评估电磁脉冲效应的必要基础。以高空核爆电磁脉冲为例,采用IEC-61000-2-9—1996中的波形标准,利用傅里叶变换技术计算分析了地上及地下的电场及磁场的水平及垂直分量。结果表明:反射场使地上电磁场的水平分量幅值变小,而使垂直分量幅值变大;由于大地的影响,地下电磁环境异于地上空间,且大地参数对地下电磁场的影响更大,地下电磁场幅值随大地电导率增大而减小,而随大地相对介电常数增大而增大;地下电磁场幅值远小于地上电磁场幅值,尤其是垂直分量在地下衰减很快。

核爆次声监测技术的研究现状与技术可行性分析

介绍了次声监测技术在核爆监测系统中的作用,阐述了核爆次声监测技术的研究现状与研究进展情况,并对开展核爆次声监测技术研究的技术可行性进行了分析。

次声波估算大气层核爆参数的计算方法综述

在介绍大气层核爆炸爆点距次声探测站点之间距离的计算方法基础上,总结国内外的历次核爆次声监测数据分析结果,给出了几种求解大气层核爆当量的经验计算方程式,并进行了分析比较。

基于声线法的核爆次声传播模型分析

次声技术是《全面禁止核试验条约》(CTBT)国际监测系统(IMS)规定的4种监测手段之一。由于次声在大气中传播时具有衰减小、传播远的特点,因此在远程大气核爆探测与定位中得到广泛应用。在课题研究中,讨论了基于声线追迹方法的大气次声传播模型,分析了次声传播路径及其计算方法,并对某自然次声事件进行了次声传播路径分析。结果表明,计算结果和实际结果基本一致。

基于核四极矩共振的爆炸物探测技术研究进展

核四极矩共振(NQR)是一种固态射频谱分析技术,可用于检测高危险爆炸物。然而,极低信噪比(SNR)与射频干扰(RFI)制约了NQR技术的实际应用。对微弱NQR信号的参数估计与检测正成为NQR技术中的研究热点。从信号处理的角度,在NQR的概念、信号模型、信号激励方法、干扰抑制及NQR信号检测器等方面做了比较深入的分析,总结了NQR技术在爆炸物探测方面的研究现状,并对NQR技术的发展趋势与技术难点进行了探讨。

核爆炸光辐射探测系统分析

从核爆炸光辐射的特点出发,对基于高速CMOS图像采集与处理的核爆炸光辐射探测系统从理论和结构上进行了分析。根据实际需求,采用高速CMOS成像器件作为光电传感器、DSP快速图像处理系统为中心进行系统架构。分析了基于图像处理的核爆炸参数测量原理,并对大气传输造成的光辐射测量误差进行了计算,编写了图像处理的相关算法程序。模拟实验表明,基于图像处理的核爆炸光辐射探测系统能准确探测核爆炸的相关参数如当量、俯仰角和距离,与传统方法相比具有高精度和良好的稳定性和可靠性,具有一定的实用价值。

核爆炸光辐射探测中的大气传输性能研究

从核爆炸光辐射特点出发，结合我国中纬度地区大气特点，研究了（0．2-1．2）μm波段大气传输性能。通过实际测量数据分析可知，大气对（0．2-1．2）μm光辐射起主要作用的成分有水蒸气、二氧化碳和臭氧的分子吸收和散射以及气溶胶大粒子的散射。综合考虑这些因素，改进了水平路径传输上（0．2-1．2）μm光辐射大气传输经验方程。计算机仿真结果表明：该方程能体现我国中纬度地区光辐射的传输情况，对（0．4-0．8）μm可见光波段能很好地吻合。将（0．4-0．8）μm波段光辐射大气传输定量计算结果直接应用到基于可见光辐射探测的核爆炸探测子系统中，模拟核爆炸探测，实验结果表明：与传统大气传输计算软件的定性结果相比，该方法的测量精度有明显的提高。

核爆次声探测中闪电干扰信号特征分析

针对核爆次声探测系统中实测的闪电干扰次声信号进行了特征分析。采用去均值、去大气扰动、滤波、归一化等数据预处理之后,用统计理论对次声信号的频谱特性进行了分析,根据统计结论获得闪电次声信号的频谱特性。分析结果表明闪电次声信号特征有别于核爆次声信号特征,提取此特征值可组成能用于核爆次声探测分类识别的特征向量。

星载核爆脉冲γ射线及中子监测技术的进展

卫星有效载荷对大气层和太空核爆实施探测、定位和识别是各核大国争相研究的前沿课题。回顾了美国主要监测卫星对核爆脉冲γ射线及中子监测的早期技术,包括天基系统构成、辐射探测器和探测方法,对未来大气层和太空核爆监测技术和装备进行了展望和设想,以期为相关领域的研究提供一定参考。

高功率电磁环境下导弹发射阵地近地面电磁脉冲波形仿真

主要研究在高功率电磁环境下高空核爆到达导弹预设作战阵地近地面时的电磁脉冲环境。首先给出高空核爆电磁脉冲场近地面计算的理论基础,然后分析不同条件下近地面的电磁脉冲环境参数,编程实现了基于时域有限差分算法的电磁脉冲波形数值仿真,完成了多种特定预设战场环境下的电磁脉冲计算,最后给出由于电磁脉冲武器的发展和HEMP波形表述形式变化,给导弹武器系统抗电磁脉冲性能研究带来的影响和新动态趋势。结论认为:应加强对前沿更陡、强度更强电磁脉冲的抵抗能力,防御重点放在机动作战样式方面,提高战地战时抗毁生存能力。

双电容式次声接收器的设计

介绍了核爆炸次声波产生的机理和接收原理,提出了双电容式次声接收器的设计方法,并将CPLD技术应用其中,与单电容式接收器相比,改进后的接收器接收灵敏度提高一个数量级,大大提高了动态范围,整体性能得到了很大的改善。

爆破挤淤法在阳江核电东防波堤工程中的应用

通过工程中技术问题的解决、施工工艺及技术参数的确定,从质量控制、效果分析等几方面论述爆破挤淤法在阳江核电东防波堤工程软基处理中的成功应用。

面向对象技术在核爆炸次声探测中的应用

介绍了用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋开发的核爆炸次声探测系统软件。简述了该探测系统的结构原理和工作过程，给出了软件结构，着重分析了类及其层次关系。

基于GNSS观测的核爆相关参数估计研究

地下核试验引发的声重波会对电离层造成影响,引发行进式电离层扰动(TID)。通过GNSS的观测数据可以提取出地下核试验引发的电离层TID,从而对核爆的相关参数进行分析。本文根据IGS站点接收的全球定位系统(GPS)数据,探讨了估算TID传播速度以及核爆爆心位置的方法,并给出了计算结果。结果表明利用GPS观测数据来估计核爆爆心位置是可行的。

高空核爆炸瞬发辐射电离效应的数值模拟

采用蒙特卡罗方法模拟了高空核爆炸瞬发辐射中子、γ射线、X射线电离大气的过程,给出了几种爆炸场景下瞬发辐射产生的附加电离电子密度空间分布.针对大气密度随高度非均匀连续变化的特性,采用质量距离抽样方法取代常用的步长抽样方法,无需根据大气密度随高度的变化进行分层处理,提高了计算效率.结果表明:对于不同的爆高,瞬发辐射电离分布存在显著的差异;随着爆高的增加,瞬发辐射附加电离区范围增大,但电子密度的峰值减小.