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不同反射天线覆盖和安装条件下星载GNSS-R关键参数的仿真分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第3期48卷 386-395页

作者：白伟华赵丹阳夏俊明孙越强杜起飞王先毅孟祥广柳聪亮蔡跃荣王迎强中国科学院国家空间科学中心北京100190 天基空间环境探测北京市重点实验室北京100190 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室北京100190 掩星探测与大气气候应用国际联合实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 国防科技大学气象海洋学院江苏南京211101

以风云三号(Fengyun 3,FY3)E星(FY3E)全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)掩星探测仪Ⅱ型(theⅡgeneration of GNSS occultation sounder, GNOSⅡ)的星载GNSS的反射信号(GNSS reflectometry,GNSSR)遥感场景为例,使用GNSS-R端到端性能模拟器软件,在不同反射天线覆盖(即不同天线波束宽度)和不同安装条件(包括安装天线法向不同的倾斜角度和倾斜方向)下,对可观测镜面反射点(specular point,SP)平均数量、SP最大数量、平均路径损耗、近地轨道(low Earth orbit, LEO)处反射信号入射角和SP处反射信号反射角等物理参量进行了仿真模拟,分析了各GNSS-R仿真参量与天线倾斜角度、倾斜方向和波束宽度之间的数值变化关系;并结合雪花图方法,进行了整体视角的分析。结果表明,天线波束宽度对各仿真参量的影响最大,倾斜角度次之,倾斜方向的影响最小,且天线波束宽度与SP数量成正比,与能量损耗成反比,天线设计需考虑各影响因素的平衡。

关键词：数据分析统计分析雪花图方法 GNSS-R GNOSⅡ

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使用BD-3 B2a反射信号测量水面高度

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第11期47卷 1878-1886页

作者：王冬伟孙越强王先毅白伟华夏俊明杜起飞蔡跃荣孟祥广吴春俊刘成乔颢李福中国科学院国家空间科学中心北京100190 天基空间环境探测北京市重点实验室北京100190 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室北京100190 掩星探测与大气气候应用国际联合实验室北京100190 中国科学院大学北京100190

B2a信号是北斗三号(BeiDou-3 satellite navigation system,BD-3)新增的高宽带信号,具备非常高的伪距测量精度,适合开展基于全球导航卫星系统反射信号(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)的水面高度测量。由于BD-3近两年才开始为全球提供服务,基于BD-3反射信号的研究较少。中国科学院国家空间科学中心研发了具备自主知识产权的GNSS-R接收机,接收机专门增加了BD-3 B2a的捕获跟踪功能,可以对直射和反射B2a信号同时进行捕获和跟踪。接收机同时具备了交叉定标功能,能够有效消除由电缆和接收机通道间差异引起的系统偏差。在中国北京市怀柔开展的岸基实验过程中,累计获取了BD-3 B2a、北斗二号(BeiDou-2 satellite navigation system,BD-2)B1I和全球定位系统(global positioning system,GPS)L1C/A反射信号的相关波形数据,成功反演了水面高度并进行了系统偏差消除。数据处理结果表明,基于BD-3 B2a的水面高度在30 s非相干积分时间条件下反演精度达到了5.9 cm,比BD-2 B1I的高度测量精度提高了13 cm,比GPS L1C/A信号的高度测量精度提高了20 cm。

关键词： GNSS-R BD-3 B2a 水面测高交叉定标

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闪烁探测器信号波形识别的人工神经网络实现

核电子学与探测技术 2006年第4期26卷 458-461,545页

作者：陈满蔡跃荣杨朝文四川大学物理学院成都610064

根据闪烁探测器中激发荧光的快、慢成分的差异,定义了代表信号波形的三个特征物理量:即信号幅度、信号在上升时间段的积分以及中频段的频谱积分。研究了人工神经网络对不同波形的识别方法。用计算机模拟了实际情况下的信号波形,用神经... 详细信息

根据闪烁探测器中激发荧光的快、慢成分的差异,定义了代表信号波形的三个特征物理量:即信号幅度、信号在上升时间段的积分以及中频段的频谱积分。研究了人工神经网络对不同波形的识别方法。用计算机模拟了实际情况下的信号波形,用神经网络对这些信号波形进行识别,得到了较好的识别结果并进行了讨论。

关键词：闪烁探测器波形识别人工神经网络

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球形卫星轨道大气就位探测初期结果

中国科学：技术科学 2023年第4期53卷 615-621页

作者：李永平孙越强张贤国杜起飞唐心春郑晓亮艾讲赵孟祥广李佳朱光武闫峰王玉洁郭碧波蔡跃荣白伟华乔顥魏世隆中国科学院国家空间科学中心天基空间环境探测北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 空间天气学国家重点实验室北京100190 深圳航天东方红卫星有限公司深圳518057

球形卫星是我国首颗集大气成分、大气密度探测和精密定轨为一体的球形小卫星,主要载荷为轨道大气探测仪,于2021年10月14日发射入轨,轨道高度为520 km,倾角为97.4°.本文简要介绍了轨道大气探测仪,并对在轨初期的测试结果进行了分析和讨... 详细信息

球形卫星是我国首颗集大气成分、大气密度探测和精密定轨为一体的球形小卫星,主要载荷为轨道大气探测仪,于2021年10月14日发射入轨,轨道高度为520 km,倾角为97.4°.本文简要介绍了轨道大气探测仪,并对在轨初期的测试结果进行了分析和讨论.大气密度实测值与F10.7和Kp值具有强相关性;2021年11月3日太阳和地磁活动宁静期大气密度峰值与谷值比为3.02;2021年11月4日较强磁暴事件期间全球大气密度实测峰值由2.8×10^(-13)kg/m^(3)跃升到8.0×10^(-13)kg/m^(3),涨幅达2.857,而模式值涨幅仅为1.316倍,实测值还显示了此次事件期间大气密度强增强起始于南极及高纬地区,并向中低纬区域传播,而模式值则仅显示了暴时大气密度南北半球对称弱增强的态势.结果表明,实测数据反映了轨道大气密度在宁静期和磁暴事件期间的时空分布变化,在大量实测数据基础上可实施对热层大气模式的修正.

关键词：大气密度轨道大气空间探测球形卫星

基于DSP的核信号波形数字化获取与处理系统设计

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核电子学与探测技术 2006年第4期26卷 462-465页

作者：蔡跃荣陈满刘国华付强王宏波杨朝文四川大学物理学院四川成都610064

介绍了一种基于DSP的高速核信号波形数据采集与处理系统的软硬件设计及实现,并给出了在不同条件下的采样结果。

关键词：核信号波形数据获取 DSP

闪电VHF辐射相位干涉测向系统的数字化实现

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电子测量技术 2010年第4期33卷 12-15页

作者：杨瑞强蔡跃荣叶依众中国科学院空间科学与应用研究中心北京100190 中国科学院研究生院北京100190

VHF相位干涉仪在辐射信号探测方面有着广泛地应用,介绍了基于FPGA的VHF相位干涉测向系统,用于高速闪电波形数据的采集与测向,本系统采用数字复解调技术取代传统的模拟方式实现的VHF相位干涉仪,极大提高了系统的运算精度和抗噪声性能,并... 详细信息

VHF相位干涉仪在辐射信号探测方面有着广泛地应用,介绍了基于FPGA的VHF相位干涉测向系统,用于高速闪电波形数据的采集与测向,本系统采用数字复解调技术取代传统的模拟方式实现的VHF相位干涉仪,极大提高了系统的运算精度和抗噪声性能,并且可以实时改变接收频点。详细讨论了数字复解调技术的原理以及在FPGA上的实现,最后给出了测试结果,验证了系统的性能。

关键词：相位干涉闪电探测 FPGA

BD3信号多天线GNSS⁃R海冰延迟映射接收机设计

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现代电子技术 2020年第24期43卷 8-12页

作者：郝嘉琪王先毅孙越强王冬伟蔡跃荣夏俊明田羽森中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049 天基空间环境探测北京市重点实验室北京100190 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室北京101499

文中介绍一种多天线海冰接收机的整体架构以及其在多极化海冰探测领域的应用。在此基础上系统描述其软硬件的设计,给出直射通道、反射通道和控制系统的详细设计方案及具体实现。针对“北斗三号”B1C新信号的特点,设计并实现一种利用“... 详细信息

文中介绍一种多天线海冰接收机的整体架构以及其在多极化海冰探测领域的应用。在此基础上系统描述其软硬件的设计,给出直射通道、反射通道和控制系统的详细设计方案及具体实现。针对“北斗三号”B1C新信号的特点,设计并实现一种利用“北斗二号”B1I信号辅助“北斗三号”B1C反射信号处理的方法。最后进行反射信号接收的初步试验,在试验中接收到不同极化的反射信号,并通过上位机软件观察其相关功率,同时对比B1C与B1I反射信号的相关结果,验证设备可以正常工作。

关键词：延迟映射接收机海冰探测 GNSS⁃R BD⁃3信号反射信号初步测试

风云三号C星全球导航卫星掩星探测仪首次实现北斗掩星探测

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物理学报 2015年第8期64卷 404-411页

作者：王树志朱光武白伟华柳聪亮孙越强杜起飞王先毅孟祥广杨光林杨忠东张效信毕研盟王冬伟夏俊明吴迪蔡跃荣韩英中国科学院空间科学与应用研究中心北京100190 国家卫星气象中心北京100081 北京石油化工学院数理系北京102617

全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)是国际首台北斗系统(BDS)和全球定位系统(GPS)双系统兼容掩星探测仪,2013年9月23日随风云三号卫星C星(FY3 C)发射入轨,目前已测得大量掩星数据.介绍了FY3C-GNOS的组成;统计了2013年10月12日全天的FY3 C-GNO... 详细信息

全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)是国际首台北斗系统(BDS)和全球定位系统(GPS)双系统兼容掩星探测仪,2013年9月23日随风云三号卫星C星(FY3 C)发射入轨,目前已测得大量掩星数据.介绍了FY3C-GNOS的组成;统计了2013年10月12日全天的FY3 C-GNOS掩星事件及其全球分布情况;通过与GPS精密定轨结果进行对比分析,测试了BDS在轨实时定位精度,检验了BDS掩星产品的可靠性和一致性.初步分析结果表明:14颗BDS卫星在轨运营的条件下,BDS和GPS兼容掩星探测仪可将掩星事件数提高约33.3%;BDS实时定位平均偏差优于6 m,标准偏差优于7 m;5—25 km高度范围内,BDS与GPS内符合精度大气折射率优于2%,温度优于2 K,湿度优于1.5 g/kg,压强优于2%,电离层峰值密度优于15.6%.GNOS的在轨正常运行及BDS与GPS掩星定位精度及反演产品的一致性为北斗掩星探测的业务化运行奠定了基础.

关键词：掩星全球导航卫星掩星探测仪北斗系统全球定位系统

一种使用BU-65170内部RAM实现双缓冲的星载1553B总线数据传输技术

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科学技术与工程 2016年第31期16卷 41-45页

作者：蔡跃荣朱光武孙越强杜起飞王先毅王冬伟吴迪吴春俊白伟华孟祥广柳聪亮李伟刘成夏俊明中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049 天基空间环境探测北京市重点实验室北京100190

星载1553B总线数据传输通常需要使用外部RAM缓存待发送数据,使用外部RAM带来系统功耗和面积的增加,也增加了系统的复杂性。提出了一种使用1553B芯片内部RAM实现双缓冲的数据传输方案。此方案采用FPGA作为主控芯片,BU-65170作为1553B总... 详细信息

星载1553B总线数据传输通常需要使用外部RAM缓存待发送数据,使用外部RAM带来系统功耗和面积的增加,也增加了系统的复杂性。提出了一种使用1553B芯片内部RAM实现双缓冲的数据传输方案。此方案采用FPGA作为主控芯片,BU-65170作为1553B总线控制芯片,利用BU-65170内部RAM的两个地址空间段构成双缓冲,避免使用外部RAM,简化了系统硬件设计,提高了系统的可靠性。对双缓冲区采取交替更新访问方式,实现了1553B总线数据的可靠传输。此方案已成功应用于星载GNOS掩星探测仪。

关键词： FPGA 1553B 双缓冲