基于变分订正TROPOMI卫星数据的京津冀地区NO_(2)时空变化与气象影响分析

为研究京津冀地区NO_(2)时空变化与气象条件影响,本文利用变分方法订正TROPOMI卫星NO_(2)遥感数据,结合环境气象评估指数(EMI)分析气象条件对NO_(2)浓度变化的影响.结果表明,经过变分方法订正过的NO_(2)浓度具有更可靠和高分辨率的时空分布特征.京津冀西北部地区的NO_(2)浓度低,东部和南部浓度较高.北部燕山、西部太行山形成的半包围地形阻挡了大气污染物在京津冀平原地区的扩散,产生了不利的气象条件.其中,燕山南部的北京、天津和唐山以及太行山东部的保定、石家庄、邢台、邯郸等地气象条件较差,而高海拔地区的张家口、承德、秦皇岛大气扩散条件较好.NO_(2)浓度在春、夏季受到气象条件变化的显著影响,而在秋、冬季受到气象条件变化的影响较小.气象条件对NO_(2)不同浓度区间的作用不同,NO_(2)浓度较低和较高时气象条件对其作用更为显著,而浓度处于转折区间时,气象条件对其影响较小.本研究开展的TROPOMI卫星变分订正、NO_(2)浓度时空分布特征及气象条件影响分析为提升区域大气环境变化中气象作用的认识提供了参考.

海洋系列卫星AIS数据分析和典型应用

随着中国海洋系列业务卫星在轨投入运行,船舶自动识别系统(AIS)载荷形成5颗海洋卫星组网监测能力。利用三年星载AIS数据,统计了报文的类型、时间和空间分布特征,调查了极地科考船在南极的航行轨迹,报告了AIS与遥感载荷结合的典型应用案例。海洋卫星提供连续、稳定、可靠的AIS数据源,使得船舶动态监测从近岸拓展到全球大洋,为远洋航运、海事监管、船舶搜救和救助、大洋调查、极地考察提供服务,在全球战略物资贸易和海洋运输安全等方面发挥重要作用。

BDS-2/BDS-3卫星观测数据联合处理关键技术研究

高质量卫星观测数据及高精度轨道钟差等产品作为全球导航与位置服务的核心,对整个系统的服务能力起到了至关重要作用。论文针对BDS-2/BDS-3卫星观测数据联合处理中空间构型、快速与高精度处理、轨道钟差精化及观测数据偏差等关键技术进行了深入探讨与系统研究。

我国卫星遥感数据资产管理的初步思考

一、引言数据资产,是指特定主体合法拥有或者控制的,能进行货币计量的,且能带来直接或者间接经济利益的数据资源。随着科技的进步,我国卫星遥感技术在多个领域得到了广泛应用。卫星遥感数据作为一种重要的战略性数据资产,其规范化管理和使用对于促进经济社会发展具有重要意义。

应用自适应HP滤波的卫星遥测数据预测方法

在应用HP(Hodrick-Prescott)滤波的卫星遥测数据预测方法的基础上进一步研究,提出了基于二分法和琴生不等式判别的自适应HP滤波的遥测数据预测方法,有效解决了平滑参数的选择困难。同时,趋势项和波动项预测在应用HP滤波的方法的基础上有创新和优化,分别采用了线性预测模型和自回归单整移动平均(ARIMA)模型,有利于有效趋势特征提取和模型参数调整范围的优化。应用文章方法对卫星在轨行波管阳极电压数据进行分析,证实了方法的正确性和有效性。此方法可有效提高预测精度,实现遥测数据中长期预测,在卫星故障诊断和预警方面具有工程应用价值。

重力卫星加速度计数据预处理研究

静电悬浮加速度计主要用于测量重力卫星质心处受到的非保守力,是重力卫星的核心载荷,卫星平台和环境中的各类干扰均会对加速度计测量产生影响.本文重点研究了GRACE Follow-On卫星加速度计ACC1A原始数据的预处理方法,给出了加速度计数据预处理详细流程,重点分析了卫星平台和环境中各类干扰引起加速度计数据异常的量级和处理方法(包括姿控推力器推力偏差、磁力矩器干扰、温控开关、阻尼震荡等引起的异常影响).基于加速度计ACC1A原始数据生成ACT1A产品和ACT1B产品,并与JPL发布相应产品进行比较.结果表明,ACT1A产品的三轴线加速度残差中误差优于10^(-17)m·s^(-2),残差幅度谱密度优于10^(-18)m·s^(-2)/(Hz)^(1/2),ACT1B产品的三轴线加速度残差中误差优于10^(-11)m·s^(-2),残差幅度谱密度优于10^(-12)m·s^(-2)/(Hz)^(1/2),均低于加速度计测量精度10^(-10)m·s^(-2),生成的产品可以用于后续重力场反演.

异构卫星遥感数据融合的水深反演模型

为探究影像分辨率和水深反演模型对异构卫星数据融合水深反演结果的影响,本文将ICESat-2激光测高数据分别与多时相Landsat 8、Sentinel-2及WorldView-3卫星数据相融合,利用对数比值模型、多波段模型、BP神经网络、支持向量机、随机森林和极限梯度提升进行水深反演。试验结果表明,影像空间分辨率对水深反演结果精度影响不显著,且综合考虑反演结果的精度和分辨率,Sentinel-2卫星数据性能最佳,同时极限梯度提升相较于其他模型的反演性能最优,其在东沙环礁试验区域的水深反演结果RMSE最优可达0.51 m。该结果对基于异构遥感卫星数据融合的近岸区域水深测量具有很好的参考价值。

数据中继卫星系统体系综述

自20世纪70年代美国开始发展“跟踪与数据中继卫星系统”(TDRSS)以来,数据中继卫星系统已历经50余年的发展。俄罗斯、中国、欧洲等航天国家/地区根据其政治、经济、地理等国情及航天探索发展规划,分别发展出技术体制与形态各异的数据中继卫星系统。同时,随着人类探索太空的脚步迈向深空,地月空间、地火空间的测控与数据中继设施建设也未曾止步。2024年3月20日,探月工程四期鹊桥二号中继星在中国文昌航天发射场成功发射升空,鹊桥二号中继星作为探月工程四期后续的“关键一环”,将架设地月新“鹊桥”,中国数据中继卫星家族进一步发展壮大。本文回顾了各国/地区数据中继卫星系统发展概况,并对深空数据中继卫星体系展开介绍。

中法海洋卫星与ERA5数据在中国邻近海域的波高对比分析

中法海洋卫星CFOSAT搭载的高性能海浪谱仪SWIM获得了连续、大范围的海浪数据。CFOSAT海浪波高数据在全球范围已开展了许多验证与校准工作,但大多是与站点数据的比对,将卫星数据应用于面域波浪场特性研究时缺乏与已有成熟数据集的对比。通过将中国邻近海域作为研究区域,对CFOSAT与ERA5数据的有效波高进行对比,分析了二者间的差异。结果表明,CFOSAT数据与ERA5数据在波浪的面域观测上表现相似,相关性较高;二者有效波高的差值呈现季节变化特征,秋冬季节的数据离散程度较大,春夏季节较稳定;随海浪高度的增加,CFOSAT与ERA5数据的差异明显增加。

高分多模卫星星载BDS/GPS在轨数据分析与评估

高分多模卫星已在轨稳定运行,并使用星载BDS/GPS双频双模导航接收机实现了自主定轨功能。根据导航接收机在轨实测数据,开展了BDS模式和GPS模式下的载噪比、收星数等观测数据质量的对比分析,基于下传的原始观测数据完成了精密定轨解算,并采用内符合评估方法完成了实时定轨精度分析。经分析研究,导航接收机最高载噪比BDS模式较GPS模式高1 dB•Hz,平均可用星数BDS模式较GPS模式多0.6颗,精密定轨位置精度和速度精度BDS模式和GPS模式均在1.63~5.34 cm、0.0017~0.0046 cm/s之间,实时定轨位置精度和速度精度BDS模式和GPS模式均在3.10~4.23 m、0.00291~0.00394 m/s之间。结果表明,BDS信号与GPS信号的载噪比、可用星数和定轨精度均基本相当,表明BDS已具备为航天器用户独立提供时间、位置及速度等信息服务的能力。

基于Daisy的天文卫星数据处理软件系统设计与实现

天文卫星数据处理是开展空间天文学领域科学研究的重要内容,也是当前研究的热点。然而,在大数据背景下,由于需要进行大规模数据处理,传统的数据处理方式已经无法满足当前应用的需求。针对这一问题,本文提出了一种数据处理软件系统,该系统基于Daisy(Data Analysis Integrated Software System)研发,实现天文卫星数据处理流程的自动化和规范化。首先,通过分析卫星数据产品间的依赖关系,采用数据分块处理技术,实现系统内存管理;其次,通过对数据处理算法和工具进行标准化,实现底层代码的统一管理;最后,研发工作流调度平台,实现数据处理流程的自定义配置和实时监控。实验验证了该系统具有有效性和实用性,能够克服传统数据处理方法的不足,实现数据处理流程的自动化和规范化,为相关软件系统的设计提供指导。

低轨卫星下行仿真数据精密定轨研究

低轨卫星导航定位是新一代卫星导航技术发展的重要方向,使用低轨卫星提供高精度定位、导航与授时(positioning,navigation and timing,PNT)服务,需要能够利用下行数据对其进行精密定轨.目前低轨卫星定轨相关研究多以星载GNSS数据和星间链路数据为研究对象,缺少针对低地球轨道(low earth orbit,LEO)下行数据定轨能力的分析.为分析低轨卫星下行数据定轨性能,模拟仿真了轨道高度1000 km、轨道倾角48°的Walker 90/10/1低轨卫星导航星座、150个地面测站及相应轨道、钟差和观测数据.分别使用测站数为60、90、120和150的全球测站网络观测数据进行LEO卫星精密定轨,并对定轨精度和可视测站卫星位置精度衰减因子(satellite position dilution of precision,SPDOP)值进行分析.结果表明:测站数从60增加至150可使LEO卫星轨道1d均方根(root mean square,RMS)从117.5 mm提升至39.8 mm;当测站稀疏时,LEO卫星定轨精度降低迅速;增加测站可以有效改善陆地范围可视测站SPDOP和LEO卫星定轨精度,但由于测站跟踪范围有限,海洋区域可视测站SPDOP和LEO卫星定轨精度难以获得改善,需引入新的观测数据源.研究结果可为低轨导航卫星系统建设提供支持.

基于卫星数据的海上目标特性数据处理系统

为解决基于卫星数据的海上目标特性数据处理分析、应用服务的相互访问以及调用,针对各类算法模型在集成系统中统一对计算资源管理,提出一种基于卫星数据的目标特性数据处理集成系统设计,支持遥感数据驱动、实测任务驱动2种方式自启动任务。通过系统级架构设计的同时,对原型系统进行测试,该系统可以实现实测任务背景下的卫星数据采集,目标特性数据全流程自动化提取,以及多维目标特性可视化分析比对,采用微服务架构、GPU加速等技术手段,构建常态化、全链条目标特性数据处理系统,实现目标特性数据的高效积累。

基于科学工作流的通用卫星数据处理调度系统

天文卫星产生的海量观测数据下传至地面后,需要经过一系列的处理流程生成可供科学研究人员的数据产品。传统数据处理方式需要耗费大量的时间和人力成本,同时存在缺乏灵活性、任务管理困难及执行效率低下等缺陷。基于上述问题,为实现卫星数据产品生成的自动化和规范化,该文研究并设计了一种基于科学工作流的通用卫星数据处理调度系统。通过封装卫星数据处理算法,结合科学工作流、可视化编辑等相关技术,实现卫星数据处理的自动化和可配置,用户更新需求时无需修改代码,只需重新配置参数;利用可拔插组件设计机制实现系统的通用性,满足不断扩增的卫星的不同数据处理需求。根据已有卫星的数据处理需求进行应用测试,应用实例表明,该系统能够实现卫星数据的自动化处理,并且能够极大地提高处理流程的灵活性、可维护性和执行效率,有利于科学研究人员根据自己的需求获取卫星数据产品。

南极拉斯曼丘陵区域北斗卫星导航系统数据分析及精度评定

为分析北斗卫星导航系统在南极区域数据质量和定位精度,本文以南极拉斯曼丘陵作为研究区域,基于站区常年运行基准站对该区域10个大地控制点进行联测。通过对不同地形、不同天气条件、不同观测时段下的实测数据进行分析,得出了北斗卫星导航定位系统在南极的精度参数,并进行了观测数据质量及定位精度分析。分析结果表明,北斗卫星导航定位系统在拉斯曼丘陵区域的总体精度优于10 mm。

卫星振动试验数据分析软件设计与实现

针对卫星振动试验数据分析环节耗费大量时间的问题,开发了一套振动试验数据分析软件,并对软件架构设计进行了深入研究.首先,从卫星振动试验流程出发,构建了系统框架;然后,通过梳理试验数据分析的各个环节,划分了软件的各项功能;此外,根据数据在试验中的流转,设计了工程数据结构,并结合数据交互、软件便捷使用等特点,构建了软件的通用模块;最后,对软件应用前后试验数据分析环节的用时进行了对比,软件应用后数据分析环节用时缩短至原来的28%.

基于TROPOMI数据分析四川盆地NO_(2)排放特征

基于TROPOMI NO_(2)对流层垂直柱浓度卫星数据针对2019年四川盆地区域对流层NO_(2)柱浓度的时空演变特征进行了分析,并结合高分辨率排放清单和WRF-CMAQ模型对四川盆地NO_(x)排放清单的不确定性进行了初步评估。结果表明,2019年四川盆地对流层NO_(2)柱浓度高值区主要集中在成都平原,川南城市群和重庆市等人为源活动强烈的地区,盆地中部地区则相对清洁。受气象条件和人为源排放的共同影响,四川盆地冬季和春季的NO_(2)柱浓度明显高于夏季和秋季。对比高分辨率WRF-CMAQ模型模拟的1月NO_(2)柱浓度与TROPOMI反演的1月NO_(2)柱浓度,TROPOMI观测的对流层NO_(2)柱浓度在川东北城市群等清洁地区与CMAQ模型具有高度一致性,但对成都市和重庆市等高人为源排放的城市则表现为明显高于CMAQ模拟柱浓度,表明人为源清单能较好地反映中型城市和经济欠发展地区NO_(2)排放特征但对特大城市的NO_(2)排放可能存在低估。综合分析结果表明,在下一阶段应在严格控制特大城市(成都市和重庆市)NO_(x)排放量的同时加强对四川盆地中型城市的NO_(x)排放控制。

基于北斗卫星导航系统的数据压缩算法

传统通用航空器定位导航和通信系统通常采用GPS定位导航系统和电台等手段。但电台有着费用高,偏远地区覆盖情况不佳等问题。近年来,随着我国拥有完全自主知识产权的北斗卫星导航系统的成功组网,各种相关产业的合作也逐渐活跃。使用北斗无源定位功能获取位置信息,使用北斗短报文功能实现通信功能,从而使通用航空器的定位、导航、监控、调度、通信等功能不受区域限制变成可能。由于北斗短报文限制,导致上报时间间隔过长,单次发送位置信息数据量过少等问题。本文开发一种基于北斗短报文功能的数据压缩算法,通过压缩数据量、增加补偿点的方法解决以上问题。

基于DBSCAN聚类算法的卫星数据分区异常检测

随着我国第一颗电磁监测卫星的发射,卫星探测的海量数据不断涌现,探究空间载荷数据变化特征已成为当前研究热点。为了对张衡一号卫星LAP载荷数据进行异常检测,该文将处理后的数据按地理纬度划分为南纬50°到南纬20°,南纬20°到北纬20°,北纬20°到北纬50°三个区域,依次采用DBSCAN密度聚类算法进行聚类异常检测。结果表明,该方法可用于对LAP数据的异常检测。DBSCAN密度聚类算法可用于检测卫星异常数据,为检测卫星探测数据异常、研究空间数据变化特征提供思路参考。

基于卫星定位数据的高速公路营运车辆精准定位研究

本文依托江苏省营运车辆卫星定位系统平台共享的卫星定位数据,对数据延迟实际情况进行了分析,设计了卫星定位数据校正算法,并介绍了该算法的应用场景,以期帮助高速公路营运管理单位使用该数据资源对道路运输车辆进行实时监管和精准定位。