• 2024年第65卷第1期文章目次
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    • 面向新疆奇台110 m射电望远镜宽带双极化Vivaldi馈源设计

      2024, 65(1):1. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.001

      摘要 (113) HTML (0) PDF 1.88 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:射电望远镜一般要在宽频段内进行连续观测, 但传统相控阵天线设计方法难以兼顾宽频带和大角度扫描特性. 紧耦合天线的设计方法为宽带大角度扫描天线提供了新的设计思路, 基于此设计了一款宽带双极化 Vivaldi相控阵馈源. 首先结合Wheeler提出的连续电流片概念及等效电路对紧耦合原理进行理论分析, 然后针对Vivaldi天线分析了阵元间的强耦合能够有效拓展天线的工作带宽. 在此基础上设计了一款宽带Vivaldi相控阵馈源. 馈源阵列由8×9 Vivaldi天线阵元组成, 该阵列的工作带宽为2-8GHz, 并且能够在E面和H面均实现±$45^\circ$的扫描特性. 最后对该馈源阵列进行了样机加工和测试, 测试结果与仿真结果具有较好的一致性.

    • 球状星团成员星的空间相关性分析

      2024, 65(1):2. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.002

      摘要 (71) HTML (0) PDF 3.81 M (240) 评论 (0) 收藏

      摘要:以球状星团NGC (New General Catalogue) 104、NGC 5139、NGC 6121为实验样区, 选取了视差等10个恒星参数, 通过引入地学中的空间分析理论和相应的分析框架为定量描述球状星团成员星的空间分布特征提出了一种基于地学的研究范式. 通过计算全局和局部莫兰(Moran)指数得到球状星团成员星各恒星参数的空间分布特征. 研究结果表明: 球状星团NGC 104、NGC 5139、NGC 6121成员星的各恒星参数在总体上呈现出空间正相关特性, 表现出空间集聚特征, 但不同恒星参数之间存在差异; 局部空间分布也呈现聚集特征, 而不同的成员星呈现出不同的空间分布特性和趋势. 总体而言, 用地学空间相关分析系统地定量化描述球状星团成员星空间分布特征, 能够为球状星团的研究提供新的思路.

    • BDS-3新频点信号双频精密单点定位精度分析

      2024, 65(1):3. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.003

      摘要 (40) HTML (0) PDF 1.98 M (193) 评论 (0) 收藏

      摘要:北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System, BDS)已于2020年7月正式建成并开通, 北斗三号(BDS-3)在旧信号B1I和B3I的基础上, 增加了B1C、B2a新信号. 为了全面评估BDS-3的新信号B1C、B2a的定位性能, 试验了GPS (Global Positioning System)、BDS-3、BDS-2/BDS-3新旧信号的定位性能和BDS系统不同频点与GPS组合定位性能, 对BDS (B1I+B3I、B1C/B2a)+GPS (L1+L2)组合静态PPP (Precise Point Positioning)定位性能进行分析, 并与单卫星系统对比分析. 试验结果表明: BDS-3 (B1C/B2a)在East (E)、\lk North (N)、Up (U)方向的定位精度优于1.25cm、0.89cm、1.67cm, BDS-3新旧频点在E、N方向上定位精度与GPS L1/L2在同一水平上, U方向上新频点定位精度高于GPS L1/L2和BDS-3旧频点, 较旧频点定位精度提升了34.2%, 新频点收敛时间25.9min比旧频点提升了12.7%; 相较于BDS、GPS单系统, 组合系统BDS/GPS定位精度和收敛时间有了明显的提高, BDS-3 (B1C/B2a)+GPS在E、N方向上与BDS-3 (B1I/B3I)+GPS定位精度相当, 在U方向上定位精度前者较后者有了明显的提升, 提升了17.2%, 组合系统新频点收敛时间20.1min比旧频点提升了17.6%.

    • 膜圆顶及塔架对南极望远镜风载影响的仿真分析

      2024, 65(1):4. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.004

      摘要 (36) HTML (0) PDF 14.04 M (233) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了充分利用Dome A地区绝佳的视宁度条件, 计划将南极望远镜安装在15m高的塔架上并使用轻质膜圆顶. 研究了在塔架和膜圆顶作用下风载对望远镜观测环境的影 响, 利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)分析了在10m·s-1稳态风作用下,不同风向角、方位轴转动角以及镜筒转动角时,望远镜周围风速、湍动能的分布情况以及光程差的变化,同时研究了风屏对风速、湍动能的改善作用和带来的温升.结果表明,塔架和圆顶周围的风速与湍动能分布对风向的改变不敏感;迎风状态时望远镜附近的湍流分布与风速分布情况整体优于背风状态;当风速为10m·s-1时,在距离风屏1m远、3m高的位置处风速降为来流风速的1/3至1/4,望远镜附近的平均温升值为0.044 K.

    • NWA 13943(CK5型)碳质球粒陨石的矿物岩石学和稳定同位素组成研究

      2024, 65(1):5. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.005

      摘要 (29) HTML (0) PDF 2.09 M (206) 评论 (0) 收藏

      摘要:CK型陨石是一类高度氧化的碳质球粒陨石, 金属/磁铁矿的比值接近零. 与其它类型的碳质球粒陨石(岩石类型: 1-3)不同, 大多数CK型陨石在母体上经历了强烈的热变质过程(550--1270K), 以4-6型为主. 多项证据表明, CK和CV3型陨石具有成因联系. 但是, 两者在岩相结构和化学组成方面仍存在微小差异. 因此, 精细地区分和比较两者的地球化学特征对于验证CK-CV单一母体假说非常重要. Northwest Africa (NWA) 13943是一块新发现的陨石, 经历过较强烈的热变质作用. 利用扫描电子显微镜和电子探针, 确定了NWA 13943的岩石类型. 并运用质谱分析技术, 重点测定了NWA 13943陨石的全岩氧同位素和铬同位素组成. 综合岩石结构、矿物化学成分、氧同位素异常(△17O,△代表同位素分馏值)和铬同位素异常(ε54Cr, ε表示样品中的同位素比值与标样中的同位素比值的相对偏差的104倍),CK和CV型陨石的母体可能形成于原行星盘中两个相似但不同的化学源区.

    • 基于嵌入式人工智能设备的流星光学监测系统

      2024, 65(1):6. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.006

      摘要 (36) HTML (0) PDF 1.92 M (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:流星光学监测网是定位陨石和观测火流星的基础科研设施. 流星光学监测系统利用光学相机高速采集天空图像, 使用嵌入式系统实时处理数据, 能够快速识别流星并获取流星位置和陨石落点信息, 是构成流星监测网的关键仪器. 为提高流星光学监测系统获取信息的实时性及准确性, 提出了一种基于嵌入式人工智能设备的流星光学监测系统. 该系统由软件及硬件部分组成: 硬件部分包括观测设备(商用高空抛物摄像头)以及数据处理设备(嵌入式人工智能设备); 软件部分运行于数据处理设备内, 主要包括控制界面模块、流星监测模块、数据管理模块. 实际工作时, 摄像头采集天空视频信息, 流星监测模块从视频流中实时监测流星并存储包含流星视频的数据, 数据管理模块将流星位置信息实时传回数据中心用于预警. 观测结束后, 将原始观测数据同步至数据中心用于后续科学研究. 在整个系统中, 流星监测模块决定了整个监测系统的实时性及准确性. 该系统采用嵌入式人工智能设备与人工智能算法结合的方法构建流星监测模块. 通过使用实测数据对搭载监测模块性能进行测试, 结果表明: 流星监测模块能够达到0.28%的低误检率以及100%的召回率, 且数据处理速度达到了Mobilenetv2的8倍. 进一步将包含监测模块的整个流星光学监测系统部署于太原理工大学-张壁古堡远程天文台, 通过实测表明流星光学监测系统实用中能达到100%的召回率和较低的误检率.

    • 基于CEI测量的GEO目标快速轨道恢复

      2024, 65(1):7. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.007

      摘要 (35) HTML (0) PDF 3.02 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:连线干涉测量(Connected Element Interferometry, CEI)是一种全天时全天候的被动测角技术, 已用于空间目标的跟踪监视. 地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星需要频繁机动以保持轨位或完成其他任务, 其机动后的快速轨道恢复能力对于监视预警极为重要. 针对基于CEI的GEO短弧定轨和预报, 分析了定轨算法的形亏和数亏, 在附加先验轨道约束的短弧定轨基础上, 提出了轨道半长轴初值的自适应优化方法. 利用亚太七号卫星的CEI仿真和实测数据进行了短弧定轨和预报, 实验结果表明, 采用优化后的半长轴初值, 30min短弧定轨和10min预报的卫星位置分量精度均优于4km, 能够满足非合作GEO目标机动后快速轨道恢复的需求.

    • 太阳黑子本影振荡的多波段观测

      2024, 65(1):8. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.008

      摘要 (52) HTML (0) PDF 1.01 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于多波段的观测数据, 研究了黑子本影振荡在太阳大气不同高度或温度的振荡特征. 目标黑子发生在2017年9月15日, 位于活动区12680. 多波段的观测数据包括AIA (Atmospheric Imaging Assembly)的极紫外成像及IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph)的紫外光谱和成像. 在太阳黑子的本影位置, AIA 1700 Å 光变曲线的振荡周期约为(4.2士0.8) min,而AIA 1600 Å、171 Å和193 Å光变曲线的振荡周期约为(2.8士0.3)min. IRIS的Mg II h和k谱线及远紫外成像(2796 Å)都表现为(3.1士0.5) min的准周期振荡,而谱线Si IV 1393.76 Å的振荡周期约为(2.9+0.4)min.观测结果说明黑子本影的振荡周期随着太阳大气高度的升高而逐渐减小.较短的周期可认为是3 min振荡,很可能与黑子本影上方的慢磁声波有关,它起源于温度极小区并向上传播到日冕.较长的周期可解释为光球的5 min振荡,与太阳的P模振荡有关.

    • 高层大气密度的午夜极大值特征分析与建模

      2024, 65(1):9. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.009

      摘要 (77) HTML (0) PDF 1.10 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload)、GRACE-A (Gravity Recovery and Climate Experiment-A)、SWARM-C (The Earth's Magnetic Field and Environment Explorers-C)等3颗极轨卫星的资料, 研究360—480km高层大气密度在低纬度区域的午夜极大值(Midnight Density Maximum, MDM)现象. MDM一般出现在23:00- 02:00 LT (Local Time)之间,峰值位置在低纬度15°以内,谷值位置在中纬度35°-45°附近,整体略偏向南半球,振幅约为平均密度的26%.随着高度增大以及太阳辐射水平的增强,MDM振幅呈减小趋势;冬至和夏至日附近的季节效应会减弱MDM振幅,在春秋分日的振幅最大.用3个主流大气模型DTM2000 (Drag Temperature Model 2000), NRLMSISE00 (US Naval Research Laboratory, Mass Spectrom-eter and Incoherent Scatter radar)和JB2008 (Jacchia- Bowman 2008 model)对MDM进行模拟,JB2008没有刻画出MDM现象;另两个模型低估了MDM效应,在360km和480km两个高度DTM2000模型的振幅仅为观测的46%和53%, NRLMSISE00模型仅为观测的33%和26%;模型没有准确刻画出MDM与高度、辐射水平和季节的关系.联合3颗卫星的资料,研究了-种基于地理纬度的6阶勒让德多项式,同时融合地方时和高度因素的经验函数,在振幅和相位上可以较好地刻画MDM特征,相关系数达到0.923,可为大气密度模型的修正提供借鉴,服务于低轨道航天器高精度轨道预报.

    • 一种新的守时型原子钟综合时间尺度方法研究

      2024, 65(1):10. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.010

      摘要 (45) HTML (0) PDF 859.79 K (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:在这篇文章中, 提出了一种基于改进的指数平滑和Vondrak_Cepek联合平滑的氢铯综合时间尺度产生方法. 以最小误差方法为理论基础, 动态估计氢原子钟频率漂移参数, 提升氢原子钟钟差预测准确度; 基于改进的二次指数平滑产生氢原子钟组时间尺度、加权平均方法产生铯原子钟时间尺度, 同时设计Vondrak_Cepek滤波器以结合两类时间尺度长短期稳定度优势, 提升综合时间尺度性能. 实验结果表明, 所提方法产生的氢铯综合时间尺度时稳可达1.60x10-15,天稳可达3x10-15,优于ALGOS、AT1和Kalman滤波3种经典方法产生的时间 尺度性能.

    • 基于无量纲的轨道参数开展卫星性质统计研究

      2024, 65(1):11. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.01.011

      摘要 (67) HTML (0) PDF 1.44 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前已发现了285颗围绕太阳系八大行星公转的卫星, 它们的轨道和物理性质呈现了丰富多样性. 目前为止, 几乎所有的卫星研究工作都基于单个卫星系统或者卫星群, 似乎缺少统一的研究. 提出了一个新的与行星性质无关、只与恒星半径有关的轨道参数n, 定义为以太阳半径为单位的轨道半长轴的自然对数. 不同行星的卫星的n值都存在双极分布, 绝大部分卫星在$n\gtrsim2$区间, 其次在$n\lesssim-1$区间, 位于中间区域的行星则很少. 从卫星物理参数和轨道参数与n的关系中发现, 分属六大行星的卫星有明显的共同特征. 首先, 轨道偏心率和轨道倾角偏大的卫星的n值都在3.5左右, 它们都是巨行星的不规则卫星. 其次, n值在-1和1之间的卫星绝大部分体积大、质量大、反照率高、自转速度慢. 从文献中找到11颗系外卫星候选体, 获得了它们轨道n值和卫星质量, 发现后者也是在-1< n< 1区间最大,其他区间偏小.这些统一的 规律暗示,太阳系内不同行星的卫星形成机制以及太阳系外卫星的形成机制可能一样或类似.

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