船舶海洋气象导航的业务概况与发展现状

通过对多家船舶海洋气象导航公司和机构的介绍,概括了国内外气象导航的业务和发展。文章分析结果表明,国外气象导航业务发展历史悠久,技术储备雄厚,业务体系完善,占据了全球气象导航业务的大部分市场份额。国内气象导航的发展历程较短,技术力量薄弱,业务量相对较少。当前国内的气象导航服务正在努力开拓创新,在信息化背景下逐步开展多样化的平台建设和产品研发,并取得了良好的进展。     

深空探测科学仪器研究进展

深空探测是对宇宙中地球以外的行星、卫星、小行星和彗星等星体或空间环境的探测活动.合理选择深空探测科学仪器,了解被测星体的物理及化学性质、地表地貌、动态特性以及有机物和水的存在,对人类了解地外水和生命信息、认识太阳系的起源和演化有着重要意义,是深空探测的重要任务.本文总结了深空探测的科学目标,介绍了近50年来典型深空探测任务中探测器所搭载的科学仪器及其特点,包括质谱仪、光谱仪、探地雷达和磁力计等,整理了其性能参数及面向的探测功能任务,最后讨论了深空探测科学仪器目前呈现出的小型化、低功耗、更强的环境适应能力和多仪器联合使用的发展趋势.     

现代气象导航的技术原理和效益

作者介绍了船舶气象导航在我国的兴起和发展，利用气象、航海、计算机和通信技术，实施全球航线推荐和跟踪导航咨询，取得显著效益。     

船舶规避热带气旋初探

文章介绍了中央气象台海洋气象导航中心在对海洋船舶开展气象导航服务吲导船舶规避热带气旋的经验和技术措施。     

基于北斗系统的ARGO浮标设计

为了设计一种基于我国自主卫星导航定位系统的ARGO浮标,提出了应用北斗卫星导航定位系统的ARGO浮标设计方案.阐述了ARGO浮标的基本原理、应用概况和现有北斗卫星导航定位系统的基本应用,初步提出了基于北斗卫星导航系统的ARGO浮标设计方案;从通信方式、体制和定位、配重等方面对基于北斗的ARGO浮标设计进行了可行性分析,研究了基于北斗卫星导航定位系统的ARGO浮标通信方式和两种通信模式.研究表明,基于北斗卫星导航定位系统的ARGO浮标方案可行.     

气象导航技术的研究和应用

海洋气象导航是一项综合性应用学科，这项技术的发展不仅对远洋航运、远洋渔业、海洋工程和科学考察的安全和经济效益有十分重要的作用，而且有助于推动海洋大气科学的进展。近年来我国气象导航技术得到迅速发展。为使这项技术走向市场，国家气象中心，中国远洋集团总公司和香港友航轮船公司合作。新近成立了专业性气象导航实体－北京全球气象导航技术公司，它的成立标志着我国在为全球性远洋运输减灾防灾气象服务方面进入了一个新阶     

海洋气象导航系统中的航次评价

该文对海洋气象导航业务系统中的一项重要内容——航次评价作了较为全面的介绍。通过具体实例,说明了这一工作的内容、方法和它在海洋气象导航这一新业务系统中的重要性。     

风云二号卫星空间天气监测预警系统开发及其应用

风云二号卫星载有太阳X射线监测仪及空间粒子探测器, 空间粒子探测器实时监测轨道空间的质子、电子及α粒子的能谱及通量变化, 太阳X射线监测仪实时监测太阳软硬X射线暴。这些监测数据直接反映了太阳的活动水平, 可对X射线暴、质子事件及电子事件进行实时监测。同时, 利用风云二号X射线探测器的数据, 可对一些空间环境灾害进行预警。该文介绍了中国气象局“空间天气监测预警系统一期工程”中有关风云二号静止气象卫星 (B星) 空间环境监测资料软件处理系统的设计思路, 以及高能粒子探测器和太阳X射线监测仪的数据处理方法, 并通过一些实例, 介绍了该系统在利用风云二号卫星空间环境监测数据进行空间天气监测预警业务的情况。     

太阳紫外辐射观测及预报研究

简要介绍和分析了国内外太阳紫外辐射观测及预报的发展现状,并对影响到达地面紫外辐射的因子进行了分析。介绍了辽宁省气象科研所研制的辽宁地区紫外辐射强度预报模式,给出了紫外辐射对人体影响的指数级别。     

太阳紫外辐射观测及预报研究

简要介绍和分析了国内外太阳紫外辐射观测及预报的发展现状,并对影响到达地面紫外辐射的因干进行了分析。介绍了辽宁省气象科研所研制的辽宁地区紫外辐射强度预报模式,给出了紫外辐射对人体静响的指教级别。     

风云气象卫星数据处理算法的若干创新

This study introduces some innovations in the data processing algorithm for Chinese FY meteorological satellites. Issues about satellite image navigation, radiation calibration, and data assimilation are discussed.
A time series of the earth＇s disk center-line count provides information on the orientation of the satellite spin axis. With this information, the altitude parameters of the satellite and then the earth disk location in the south-north direction may be solved. In each spin cycle, the satellite views the sun and the earth. Given the satellite position and altitude, the angle （β） subtended at the satellite by the sun and the earth can be calculated and predicted. Thus, the earth＇s disk location in the east-west direction is fixed. Based on this principle, we derived an automatic image navigation algorithm for FY2 geosynchronous meteorological satellites with an accuracy approaching pixel level.
The FY2 meteorological satellite traveling in a geostationary orbit suffers a large amount of radiation from the sun. The radiation varies on both diurnal and annual scales, which causes radiation responses in the thermal infrared （IR） bands wherein the wavelengths greater than 3.5 μm vibrate periodically on scales of hours to years. These vibrations must be precisely calibrated. First, based on the accurate estimation of the radiant contribution from the front-optics, the variation characteristics of the calibration parameters are obtained on a temporal scale of hours from the space-borne inner-blackbody （IBB） measurement results. Second, the in-orbit measured radiation of the lunar surface is referenced and utilized to correct the sys- tematic bias of the IBB calibration from daily to annual scales. By using such algorithms, we achieved a calibration accuracy of the FY2 satellite＇s IR imagery of less than 1 K.
The on-orbit satellite instrument parameters play an important role in data quality; however, they may be mis-measured due to limitations in the measurement conditions or may be     

捷联/天文/多普勒组合导航技术,在舰船导航中的应用

为了提高舰船组合导航精度与可靠性,针对其特殊应用场合,将天文导航系统提供的位置和姿态信息、多普勒速度声纳提供的舰船速度信息与捷联导航系统进行信息融合,分析了捷联惯性导航系统、天文导航系统和多普勒导航系统的原理,分别建立了组合导航系统信息融合状态方程和量测方程,并对组合导航系统进行了系统仿真实验,实验结果表明,模糊自适应Kalman滤波器收敛速度快,具有一定的容错能力,在天文辅助捷联组合导航系统中可以有效地提高水面舰船组合导航系统的精度.     

极轨气象卫星自动地标导航方法

该文实现了一种极轨气象卫星的自动地标导航方法。地标导航能够纠正由于姿态而引起的定位误差。首先根据当前轨道遥感卫星图像中海洋、陆地、河流等地物特征能量的概率分布情况,利用全球模板,建立地标库,然后通过最大相关系数方法计算地标偏移量,从而获得姿态偏差,之后利用计算得到的姿态偏差对遥感卫星图像重新导航,获得地理定位结果。利用FY-1D扫描辐射计的遥感数据对方法进行检验,结果表明:该文所提出的自动地标导航方法可以有效纠正由姿态而引起的定位误差,达到像素级的定位精度。该方法能够突破传统地标导航方法需要丰富的遥感卫星历史资料的限制,拓展传统地标导航方法的适应范围。该方法已在我国2008年5月发射的新一代极轨气象卫星FY-3号上得到应用,并将在下一代静止轨道气象卫星FY-4号上进一步开发。     

Time-dependence of sea-ice concentration and multiyear ice fraction in the Arctic Basin

The time variation of the sea-ice concentration and multiyear ice fraction within the pack ice in the Arctic Basin is examined, using microwave images of sea ice recently acquired by the Nimbus-5 spacecraft and the NASA CV-990 airborne laboratory. The images used for these studies were constructed from data acquired from the Electrically Scanned Microwave Radiometer (ESMR) which records radiation from earth and its atmosphere at a wavelength of 1.55 cm. Data are analyzed for four seasons during 1973–1975 to illustrate some basic differences in the properties of the sea ice during those times. Spacecraft data are compared with corresponding NASA CV-990 airborne laboratory data obtained over wide areas in the Arctic Basin during the Main Arctic Ice Dynamics Joint Experiment (1975) to illustrate the applicability of passive-microwave remote sensing for monitoring the time dependence of sea-ice concentration (divergence). These observations indicate significant variations in the sea-ice concentration in the spring, late fall and early winter. In addition, deep in the interior of the Arctic polar sea-ice pack, heretofore unobserved large areas, several hundred kilometers in extent, of sea-ice concentrations as low as 50% are indicated.     

利用FY-2E红外和水汽波段对强对流云团的识别和演变研究

使用FY-2E静止气象卫星的红外1(10.3~11.3μm)和水汽波段(6.3~7.6μm)时序图像,对强对流云进行识别和短时预测。亮温阈值法是将强对流云和其他高云区分开的常用方法,但是合适的亮温阈值是随着时间和空间而变化的,过高的阈值会将许多卷云包括进来,太低的阈值会排除掉云顶发展还不是很高的强对流云。水汽波段所在的位置是水汽的一个强吸收带,而高度在400 h Pa上下的大气层是水汽波段的一个强吸收层,大气在垂直方向上的对水汽波段辐射吸收的分布模式使得卫星接收到的水汽波段辐射主要来自于400 h Pa以上的大气中高层,而卫星接收到的红外波段辐射主要来自于大气中低层,两个波段间辐射来源的差异使得不同光学厚度的高云的辐射观测值在红外—水汽光谱空间中的分布具有明显差别,并且这种差异具有时空的稳定性。本文将一定范围内的云团的象元测值在红外—水汽光谱空间中的分布的拟合直线斜率作为强对流云识别的依据,结果表明相对于亮温阈值法,本文的识别方法不仅能够较好地区别卷云和强对流云,同时也能更有效地识别未达到旺盛阶段的对流云。在对强对流云进行识别后,根据相邻时间段的卫星图像,利用交叉相关法反演得到强对流云团顶部的位移矢量场,并根据后向轨迹法对强对流云团位置形状进行短时预测,预报结果在短时间内(0~1 h)较好,并且对面积较大的云团的预报效果要优于较小的对流云团。此外文中还利用逐半小时的云顶黑体温度(Temperature of Black Body,TBB)资料分析了云顶亮温的分布变化,得到了整个强对流过程的演变特征。     

人工智能技术发展概述

近年来,以深度学习为核心的人工智能技术,取得了一系列重大突破.本文将就人工智能的产业化热潮,主要研究流派及发展历史,以深度学习为核心的成功应用,以及存在的一些问题和今后的可能研究方向做一个介绍.     

风云二号气象卫星姿态和沿步进方向失配角参数对图像影响的模拟研究

用模拟的方法研究了卫星姿态、沿步进方向失配角参数对风云二号气象卫星图像定位影响及其随时间的变化规律。模拟结果表明, 参数偏差对图像定位的影响有很强的规律性; 参数的偏差将导致图像网格失真和图像定位不准; 不同参数对卫星图像定位的影响不同。由模拟生成的典型误差图像为风云二号高精度图像定位模型的建立和图像定位误差分析提供了依据。     

基于饱和约束和时变观测器设计的异构航天器姿态控制策略

针对空间异构环境下易产生非线性和不确定性影响,多个异构航天器进行姿态控制存在执行器输入饱和约束,对有限的资源进行协作调度难度大等问题,提出了异构航天器包含饱和输入和不确定性动态的鲁棒一致性追踪控制策略.在该控制策略中,参考系统的动态权重矩阵被允许是完全未知的,因此现有的方法并没有可行解.通过引入有向生成树假设,一种新的权重平均方法被提出来构造分布式观测器动态.通过综合分布式观测和非线性动态,一类新的鲁棒一致性追踪控制器被设计.仿真结果表明：当同步行为和分布式观测动态能够被同时获得并且达到领导者状态,异构系统的鲁棒一致性问题将被解决.同时,通过利用多个航天器的动态模型,设计了不同性能指标的参数条件,验证和分析了提出方法的有效性.     

区域扫描模式下风云二号气象卫星姿态求解方法

针对风云二号气象卫星区域扫描模式下姿态求解问题,提出了分别基于区域观测图像、姿态预报和粗-精姿态关系模型3种不同的卫星姿态求解方法,并分析了它们的适用条件。利用FY-2E卫星获取的2013年7月8—14日的图像进行模拟分析,姿态计算结果表明:利用基于区域观测图像方法求解的姿态对区域观测云图进行定位,误差保持在2.5个红外像元以内,该方法适用于连续区域观测情况;利用基于预报的姿态求解方法对未来24 h内区域观测云图进行定位,平均误差达到1个红外像元,该方法适用于临时启动区域观测时前24 h的区域云图定位。利用粗-精姿态关系模型方法求解的姿态对区域观测云图进行定位,最大误差为4.9个红外像元,前24 h平均误差为3.6个红外像元,该方法可以在无精姿态数据时对区域观测图像进行应急定位。