流星频谱提取方法的研究与实现

通过流星频谱获取流星体特性,分析流星体对地球空间环境的影响是目前空间环境探测领域的热点课题.为了从流星视频观测数据中提取出流星频谱,研究了流星频谱的提取方法,通过去背景场、图像变换、频谱配准、波长定标等步骤成功提取出流星频谱.为实现海量流星视频数据的自动化处理,在该方法基础上,研制出了一款集成度高的频谱处理程序.使用该方法处理了北京空间环境国家野外观测站记录的频谱视频数据,结果表明:所提取的观测频谱与标准频谱相比具有较好的一致性,验证了该方法的有效性.利用新开发的程序处理了流星视频观测数据,准确地提取出流星频谱,为进一步分析流星体的组成以及研究流星体对地球空间环境的影响和太阳系的起源与变化提供了新的线索.

三类天线阵列布局的流星雷达到达角估计性能分析

为了分析阵列布局对流星雷达到达角(direction of arrival,DOA)估计性能的影响,本文以阵列信号空间谱和克拉美-罗界(Cramer-Rao bound,CRB)作为评估指标,对流星雷达的三种天线阵型即十字阵型、T阵型和L阵型进行了DOA估计性能比较分析,并对比了十字阵型调整天线元间距后与传统方式的性能差异.研究结果表明:三种阵型中,T阵型在精确度和稳定性上均优于其他两种阵型,L阵型在某些方向的DOA中性能最优,但在其他方向上表现较差;改变天线间距会使得某个方向的DOA估计精度提高,但以降低其他方向的DOA精度为代价.

上层大气中石质流星尾迹的紫外光谱模拟

利用Sparrow的粒子碰撞理论,计算了海拔100～90 km范围内的大气中的不同初始地心坐标速度的石质流星的有效温度;分别采取不同的成分配比,给出了速度72 km·s-1的石质流星尾迹主要成分的粒子数密度;应用大型光谱合成程序Cloudy模拟了上述流星尾迹的240～400 nm波段紫外辐射,给出了若干预期的强谱线的相对强度;经比较发现,有效温度5 680 K、蒸汽分压0.1 Pa的尾迹光谱比较接近观测结果.

基于北京流星雷达的MLT区域大气风场研究

探测和研究大气风场是认知中高层大气结构的最重要的手段之一,其中流星雷达是一种非常好的观测大气风场的手段。为了更好地了解中纬中间层-低热层(MLT)区域大气风场的特征,本文利用2016年北京流星雷达反演的风场数据进行研究。首先研究了大气平均风场随时间和高度的变化特征,得出1~3月北京上空MLT区域的纬向风均以西风为主,经向风南风与北风交替显著,但仍以北风为主导的结论。继而对于90 km处的大气潮汐波进行研究,通过Lomb-Scargle功率谱方法和谐波拟合得出了大气潮汐随时间的变动规律,即中纬地区大气水平风场受到的潮汐波影响以半日潮汐为主、周日潮汐次之。