Far-field analysis of effects of unilateral rupturing fault on the space correlation of strong ground motion

On the assumption that seismic source is simplified as linear rupture fault with finite length, this paper qualitatively studies the seismic source effects on space correlation of strong ground motion. Based on expanding expression of Fourier spectrum of strong ground motion with space coordinate variables, this paper also gives a expression of describing correlation of strong ground motion field. According to far-field condition, the theoretical formula of the expression can be obtained. Furthermore, this paper presents a theoretical formula of estimation the radius of strong ground motion field, which depends on expansion condition of Fourier spectrum of strong ground motion, with space variables. At last, taking one earthquake as an example, this paper gives three-dimension patterns of radius of the field with epicenter distance and azimuth as well as frequency.

基于AKA的轻量级天地一体化网络终端接入认证方案

针对认证与密钥协商(AKA)协议接入认证方案中存在随机数明文传输、接入点存储成本过高和认证所需的比特通信量大等问题,提出一种轻量级的AKA协议加密接入认证方案。该方案用轻量级的密码算法ZUC加密需要传输的信息,调整信息传输的次序,引入哈希链技术,提高接入认证安全性的同时,减少了通信次数和存储负担,能够更好地适用于计算能力、存储空间、电功率等属性受限、信道带宽受限的天地一体化网络环境。

地基深空探测雷达研究进展与展望

地基深空探测雷达通过主动发射电磁波,并接收反射信号,实现对深空目标的精确测量,是研究月球、近地小行星、类地行星等深空目标的重要手段。地基深空探测雷达可以高精度测量深空目标的轨道、自转、形貌等特征,具有全天时全天候观测、精确测距、高分辨率成像等优势,对近地小行星防御和行星科学研究具有重要意义。本文介绍了地基深空探测雷达的概念内涵,梳理了地基深空探测雷达系统的国内外发展现状,回顾了地基深空探测雷达过去数十年间取得的重要历史贡献,包括月球表面高分辨率成像与永久阴影区水冰探测、近地小行星精细形貌特征获取、近地小行星轨道与自转等物理特性精确测量、近地小行星撞击防御任务处置效果快速评估、类地行星表面高分辨率成像与地质结构研究等一系列重要研究成果。在此基础上,本文介绍了分布孔径深空探测雷达的创新机理,通过多部雷达单元协同观测,可突破传统集中式体制地基深空探测雷达的口径和发射功率物理极限,形象称之为“中国复眼”雷达。最后,本文介绍了分布孔径深空探测雷达系统研制与观测实验等最新研究进展,展示了分布孔径深空探测雷达对月球二维成像和三维成像的实验结果,并对地基深空探测雷达的未来发展趋势进行了展望。

大气湍流对高分辨率遥感卫星的成像影响研究

遥感卫星在国防和民用探测等领域发挥着重要作用,而大气湍流严重影响高分辨率遥感卫星的成像质量。本文重点研究了遥感卫星对地探测时,相机口径、卫星轨高和大气湍流强度对空间相机成像质量的影响。首先,基于球面波传输模型和Kolmogorov湍流理论,针对空对地探测湍流波前进行仿真。然后,分析畸变波前随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律,并推导出普适公式。在此基础上,进一步推导出空间相机成像分辨率随相机口径、卫星轨高和大气相干长度变化的计算公式。最后,研究了大气湍流对空间相机调制传递函数(MTF)的影响,并以MTF=0.15为基准,仿真分析了MTF相对误差随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律。本研究为高分辨率遥感卫星的设计、分析和评估提供理论依据。

面向密集场景的空天地网络资源分配算法

空天地网络具有覆盖范围大、吞吐量高、弹性强等优点。该文针对大量用户并发接入、网络负载不均衡所引发的网络拥塞、服务质量恶化等问题,提出一种面向密集场景的资源分配算法。首先以用户需求为中心,根据不同类型用户任务的偏好来构建用户效用函数,然后基于匹配博弈的网络选择算法和结合对偶上升法的功率控制算法来实现负载均衡,优化资源分配方案。实验表明,相较于传统策略,所提策略整体用户接入率至少提高35%,时延和吞吐量方面性能提升超过50%;在密集场景下,能更有效地均衡负载,提升网络性能。

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。

近地小行星天地基协同监测和轨道确定试验

基于中国科学院国家天文台空间碎片试验望远镜,联合“仰望一号”“吉林一号”卫星,设计并开展了近地小行星天地基协同监测试验,利用图像处理和定轨方法,实现了天地基观测图像的目标检测和天文定位,完成了近地小行星轨道的精确确定。经分析,基于现有的天地基设备可实现对近地小行星的协同监测和轨道编目,为研判近地小行星撞击风险提供轨道数据支持。

基于深度强化学习的空天地一体化网络资源分配算法

空天地一体化网络(SAGIN)通过提高地面网络的资源利用率可以有效满足多种业务类型的通信需求,然而忽略了系统的自适应能力和鲁棒性及不同用户的服务质量(QoS)。针对这一问题,该文提出在空天地一体化网络架构下,面向城区和郊区通信的深度强化学习(DRL)资源分配算法。基于第3代合作伙伴计划(3GPP)标准中定义的用户参考信号接收功率(RSRP),考虑地面同频干扰情况,以不同域中基站的时频资源作为约束条件,构建了最大化系统用户的下行吞吐量优化问题。利用深度Q网络(DQN)算法求解该优化问题时,定义了能够综合考虑用户服务质量需求、系统自适应能力及系统鲁棒性的奖励函数。仿真结果表明,综合考虑无人驾驶汽车,沉浸式服务及普通移动终端通信业务需求时,表征系统性能的奖励函数值在2 000次迭代下,相较于贪婪算法提升了39.1%;对于无人驾驶汽车业务,利用DQN算法进行资源分配后,相比于贪婪算法,丢包数平均下降38.07%,时延下降了6.05%。

铁路地质灾害勘察识别与监测预警

地质灾害对铁路建设、安全运营构成了极大威胁,“天空地”一体化综合勘察技术有效解决了地质灾害勘察识别难题。“天”基多源立体卫星遥感技术实现艰险复杂山区地质灾害的大范围精准判识,长时序InSAR与高精度GPS实现高陡岸坡的稳定性监测分析;“空”基真实感大场景、机载倾斜摄影和机载LiDAR扫描技术实现高植被覆盖区隐蔽性地质灾害判识;“地”基三维立体勘探技术获取岩土体结构、属性、参数;共同构建沟谷山地灾害链风险评价方案,为建设工程合理选址和工程设置提供依据。介绍地质灾害监测预警的方法、内容、技术和预警模型,对监测预警技术发展方向进行展望。

遥感技术在洪涝灾害防御中的前沿应用与面临挑战

及时全面掌握洪涝发生的关键信息是洪涝灾害防御的基础,将遥感技术与传统监测技术相结合,形成“天空地”一体化的立体监测体系,可以实现宏观观测与重点监测的互补与协同,有利于洪涝灾害的监测、预报和预警,显著提高洪涝灾害防御能力。遥感技术可应用于水体提取、水位测算、降水测量、流量估算、洪涝模拟、灾害损失估计等,但在监测数据可用性、监测方法有效性等方面还有很多问题需要解决。

卫星遥感水利应用进展与展望

监测感知数据是构建数字孪生水利体系的基础,卫星遥感是重要的监测感知手段。随着我国航天事业的蓬勃发展,依托国家科技重大专项、国家重点研发计划等科研项目开展技术攻关,以及国家防汛抗旱指挥系统工程等重大项目的推广应用,水利部构建了“采存算用全自主、遥感处理全链条、主要业务全覆盖、应用服务全贯通”的卫星遥感水利应用技术体系。卫星遥感技术在数字孪生水利数据底板建设、流域防洪、水资源管理与调配、河湖管理、水土保持、水利工程监测监管等业务工作中得到了广泛应用,发挥了显著成效。未来将从持续拓展卫星遥感影像资源、深度融合人工智能技术、强化“天空地”协同监测融合应用等方面,推动卫星遥感水利应用,赋能水利业务。

砂卵石地层矿山法隧道长管棚支护机理及应用

研究目的:砂卵石地层由于卵石强度高且颗粒分布无序,因此长管棚施工地层扰动大且支护效果难以保证,已成为制约隧道实际应用的一大瓶颈。本文以某轨道交通暗挖法车站为依托工程,采用理论分析、现场测试与数值模拟相结合的方法,对不同直径、不同环向间距条件下长管棚的支护效果进行了深入研究,以期揭示砂卵石地层矿山法隧道长管棚支护机理,提出最佳支护参数。研究结论:(1)砂卵石地层,暗挖隧道管棚超前支护条件下,地层沉降变形在向地表传递过程中,沿高度方向的折减率约为0.91 mm/m;(2)管棚超前支护效果对矿山法隧道工程安全具有决定性作用,须采取措施减小管棚施工扰动及相应地层变形;(3)根据单因素敏感性分析结果,地表沉降随管棚支护长度的增加而增大,随管棚环向间距的增大而增加,且基本呈正相关;(4)为有效控制地表沉降并提高工程经济效益,建议直径127 mm管棚环向间距宜为35 cm,支护长度宜为40 m;直径159 mm管棚建议环向间距宜为40 cm,支护长度宜为40 m;直径209 mm管棚建议环向间距宜为45 cm,支护长度宜为50 m;管棚直径与其最佳打设长度正相关;(5)本研究结论可为砂卵石地层矿山法隧道支护措施提供借鉴与参考。

空间视觉测量相机地面检测及显示系统

为了给空间视觉测量相机的研制提供测试环境,充分测试空间视觉测量相机的功能及性能,基于相机的工作特点和实际测试需求,设计了空间视觉测量相机的地面检测及显示系统。地面检测及显示系统由一台高性能计算机、一台图像接收设备、图像显示软件和通信软件组成,适用于空间视觉测量相机单机、环境试验等多种情况测试。通信软件采取分布式设计,分为1个中心服务器软件、4个客户端软件;软件采用MFC架构,多线程方式运行,软件间采取TCP/IP协议进行通信。其中中心服务器软件负责与相机之间进行通信,通信协议为RS422;4个客户端软件分别实现对相机的指令控制、遥测数据的显示及监测、自动运行及在轨更新功能验证。经过多次单机测试及超过400 h的环境试验测试,空间视觉测量相机地面检测及显示系统运行稳定,对相机的各项功能及性能均能实现测试覆盖,能够满足相机研制过程中的各项测试及试验需求,提高了相机研制的测试效率。

深部地下空间储能安全与应急保障技术现状与发展趋势

伴随“三深引领”的科技攻关目标,我国油气资源勘探正由浅表地层向深部地层进发,千米级深部地下工程建设已成常态。随着深地工程的探索,枯竭油气藏、盐穴、采空区等可利用的深部地下空间涌现,深部地下空间在大规模能源储存利用上已被证明具有储量大、分布广、安全性高、经济成本低和环境友好等优势,深部地下空间工业化储能应用是优化我国能源储存结构、保障国家能源储存战略需求的有力手段。然而,我国对深部地下空间储能安全与应急保障技术研究起步较晚,目前常用的地面油气储存手段受限于地理环境、工程建设以及运输方式等条件,同时地面油气储备库事故存在致因因素复杂、关联性强、受灾波及范围广等安全难题,深部地下空间能源安全储存迫在眉睫。当下我国对深部地下空间储能的利用聚焦于枯竭油气藏的再开发,现有的深地安全保障技术落后于深地储能基础设施安全保障的现实需求。因此,本文系统性总结了深地储气、储氢、碳封存以及压缩空气蓄能等深地储能技术研究现状,以能源行业绿色转型兼备战略能源安全储存为目标,强调能源储存、碳封存以及资源深度开采的三位一体,提出了深地空间储能利用双碳循环架构。同时系统性辨识了深地储能设备设施面临的风险,涵盖深地储能设计期、施工期、运行期和废弃期的全生命周期,揭示我国深地储能安全与应急保障技术发展需求、发展难点,构建了深地储能全生命周期安全与应急保障技术框架,提出我国2024—2050年期间深部地下空间储能安全与应急保障技术发展建议,为完善我国深部地下空间储能安全与应急保障技术体系提供参考。

天地一体化网络关键技术研究综述

作为地面网络的补充和延伸,卫星网络有助于加速弥合区域间的数字鸿沟,扩展地面网络的覆盖和服务范围.然而卫星网络拓扑动态性高、传播时延大、星上计算能力和存储能力均受限,因此实现卫星网络与地面网络的有机融合,构建覆盖全球的天地一体化网络面临路由扩展性、传输稳定性等技术挑战.针对天地一体化网络的研究挑战,从网络架构、路由、传输和基于组播的内容分发等方面介绍了国内外的研究现状,并展望了天地一体化网络的发展趋势.

地基空间目标监视雷达大气折射误差修正方法研究

大气介质垂向非均匀分布会使穿行其中的电磁波发生折射现象,尤其是其中的对流层和电离层,可造成电磁波传播延迟及路径弯曲,进而导致地基空间目标监视雷达测距和测角误差。本文基于射线追踪法实现了大气折射误差建模,推导了雷达测距和测角误差关于大气折射指数垂向分布的精确表达式,并详细阐述了地基空间目标监视雷达大气折射误差修正原理及流程,相比于传统的误差近似模型及修正方法,本文所提出的误差模型更准确、修正方法更有效。基于对流层和电离层模型获取大气折射指数垂向分布特性曲线,进行大气折射误差数值仿真,结果表明,本文方法在大气分层不同间隔取值下的误差补偿精度更高、性能更稳健,特别是在低仰角情况下,其性能优势更加明显。

星地异构网络联合QoS保障关键技术

针对星地异构网络的拓扑结构高动态、星地链路高差异、网络资源强受限等特征给星地融合业务高效承载带来重大挑战的问题,深入分析星地异构网络发展现状,提出星地异构网络联合QoS保障系统架构。并在此基础上,针对跨域资源统一编排管理、星地联合QoS指标参考体系构建、联合QoS动态策略调控、星地资源按需适配与部署等关键技术进行探讨。

卫星互联网赋能新型电力系统创新应用

卫星互联网是通过卫星规模化组网,以航天、通信、网络、数据等技术为支撑的全球全域全时新型网络信息基础设施。与传统卫星网络相比,具有广覆盖、低时延、高带宽、低成本等优势。通过剖析新型电力系统在广域覆盖、抗毁顽存、垂直应用等信息化能力建设方面的挑战,凝练高中低轨协同的卫星互联网内涵定义与能力特征,提出卫星互联网在电力规划、态势感知、巡视检修、防灾应急等业务领域赋能新型电力系统的实践路径。提出基于零信任的星地融合网络信息安全体系,为建设、运行及发展空天地全面一体、通导遥深度融合的新型电力系统提供基础参考,进一步提升新质生产力水平。

一种低轨卫星通信的定时提前计算方法

低轨(LEO)卫星网络作为地面网络的重要补充,是未来天地一体化网络的重要组成部分。由于LEO卫星的高移动速度以及星地通信的大传播距离造成了高传播时延,因此需要新的针对LEO卫星星地通信背景的上行链路的定时提前量(TA)的计算策略。本文基于LEO卫星的星地通信场景,介绍了TA及其在协议中的规定,并针对LEO卫星的特点,提出一种LEO卫星通信的定时提前计算方法。通过仿真分析验证了所提方案的有效性,为LEO卫星星地通信系统的设计提供了参考。

基于空间网格划分的地杂波建模新方法

雷达型空空导弹具有全天候、全空域作战能力,具有较强的低空下视能力。在导弹下视攻击时,地面多普勒杂波会影响导引头对真实目标的检测。针对高重频脉冲多普勒雷达导引头,提出了一种基于空间网格划分建立地杂波模型的新方法,以天线波束指向为中心,围绕天线主瓣在三维空间划分网格,之后计算投影到地面的网格面积,根据雷达方程建立回波信号模型。通过理论推导,给出了影响地杂波强度的主要因素,包括导弹距地面高度、导引头波束擦地角和地面反射率等。最后通过建立数字仿真模型验证了方法的正确性。该方法可以在保证杂波形态一样的同时减少仿真时间。