南极光学天文望远镜控制软件关键技术

南极天文望远镜控制软件是望远镜软件系统的重要组成部分,是控制计算机在望远镜用户层和设备层之间运行的关键技术。对于用户层,控制软件需具备全自动观测的交互接口、卫星通信条件下的远程访问和故障诊断等功能;对于设备层,控制软件不但要完成对天体目标的精确指向和精密跟踪、计算并补偿系统误差和控制关键部件以达到目标像质,而且需实现对电源分配系统、除霜及加热系统的控制、设备及环境信息的采集和监测等。相比于普通台址,在南极大陆运行的光学天文望远镜有其独特的特点,控制软件需进行特殊设计。本文重点从操作系统选择、远程建立望远镜指向误差修正模型方法、全自动观测软件接口、卫星通信及远程运维、望远镜实时状态监测和故障诊断等方面探讨了南极天文光学望远镜控制软件的关键技术和设计原则,并展望未来技术的发展,为南极天文望远镜的研制和控制系统研发提供技术储备。     

拼接镜面主动光学电控系统的研究

介绍拼接镜面主动光学计算机控制的设计思想和研制的方法。计算机通过接口控制6套微位移促动器实现了同步工作;控制维持三块子镜的共焦和共面;采用6套电容式的微位置传感器来检测共面的位置,作为计算机闭环控制的反馈信号。位移促动器的控制分辨率为5nm左右。系统控制的位置误差rms值小于25nm。     

23位光学轴角编码器电路的研制

叙述了新研制成功的以8751单片机为主体的23位光轴角度编码器电路的原理,电路接口和程度实现,23位编码器的分辨率为0' ,155.同时它能以度,分,秒为单位显示望远镜的指向（高度,方位）显示精度为1'。新的23位编码器电路结构简洁,性能可靠,完全达到了事先的设计要求并已正常用在激光测路仪上。     

鄱阳湖地区湖陆风特征及成因分析

利用2006-2010年鄱阳湖地区德安、鄱阳、湖口、进贤和星子站风向、风速常规气象观测资料,分析了鄱阳湖地区湖陆风的特点及季节性变化。结果表明,鄱阳湖地区有湖陆风现象存在。平均而言,东西方向湖陆风强度为0.5~0.7 m·s-1,湖西侧湖陆风转换时间较湖东侧早2 h左右,而南北方向的湖陆风强度相对较弱,为0.3 m·s-1左右,湖北侧的湖陆风转换时间较湖南侧提前近5 h。湖陆风存在季节变化,夏季湖陆风表现得相对更强一些,而秋季表现异于其他季节。利用2010年8月中尺度自动气象站逐时观测资料得到,湖区的湖陆风现象与湖陆热力差异有关。采用浅水波模型对鄱阳湖地区湖陆风形成原因进行了模拟分析,结果与实际现象基本一致,能反映湖陆风的一些特征。     

利用OICC-SBAS技术提取岗普冰川表面流速时空变化特征

本文利用Sentinel-2数据,通过光学影像互相关技术(OICC),并借鉴小基线集(SBAS)思路,提取并分析了岗普冰川2015—2022年时序表面运动速度及时空变化特征。结果表明：岗普冰川表面流速存在明显的空间差异性,流速高值主要集中在上游的物质积累区,该区域形变特征复杂,年最高流速为82.5 m/a;冰川主体流速整体波动较小,位于40～50 m/a之间;时间特征上,冰川在研究时段内流速较为稳定,年际之间流速相差不大;利用东西向和南北向偏移量获取的最终偏移方向,与冰川实际流动方向相符,选取的稳定区域的偏移量误差仅占冰川最大流速的0.04%～0.7%,证实了冰川时序表面流速结果的可靠性。     

Retrieval of aerosol optical properties over a vegetation surface using multi-angular,multi-spectral,and polarized data

An algorithm to retrieve aerosol optical properties using multi-angular,multi-spectral,and polarized data without a priori knowledge of the land surface was developed.In the algorithm,the surface polarized reflectance was estimated by eliminating the atmospheric scattering from measured polarized reflectance at 1640 nm.A lookup table （LUT） and an iterative method were adopted in the algorithm to retrieve the aerosol optical thickness （AOT,at 665 nm） and the （A）ngstr（o）m exponent （computed between the AOTs at 665 and 865 nm）.Experiments were performed in Tianjin to verify the algorithm.Data were provided by a newly developed airborne instrument,the Advanced Atmosphere Multi-angle Polarization Radiometer （AMPR）.The AMPR measurements over the target field agreed well with the nearby ground-based sun photometer.An algorithm based on Research Scanning Polarimeter （RSP） measurements was introduced to validate the observational measurements along a flight path over Tianjin.The retrievals were consistent between the two algorithms.The AMPR algorithm shows potential in retrieving aerosol optical properties over a vegetation surface.     

浅水自调节外转塔单点系泊研究

针对渤海浅水边际油田的开采,提出了一种自调节外转塔单点系泊方式。此方案可根据水深调节锚链和配重分布,结合了单点系泊和多点系泊的优点,首部设置外转塔,海底用分布式锚链系泊,提高了系统运动的弹性空间。对该设计进行了理论分析、数值计算和模型试验。结果显示,数值计算和模型试验数据接近,系泊力和纵荡的最大误差分别为4.5%和7.05%,说明方案设计的计算依据合理。试验数据表明,系泊力和水平运动幅度较小,值得进一步研究或向工程推广。     

区域模式双向嵌套技术的理想试验分析

利用线性浅水波方程进行嵌套试验,对比分析了单、双向嵌套在不同边界条件下对虚假计算反射波的抑制作用,以及多重嵌套后各嵌套区域之间相互影响等问题。结果发现,双向嵌套在抑制虚假计算反射波方面要优越于单向嵌套,虽然对于短波双向嵌套表现较差,但可使用滤波海绵边界条件加以克服。由于采用双向嵌套,嵌套的子区域内产生的虚假计算反射波会同时被反馈到其母区域中而扭曲了粗网格的波动,因此在使用双向嵌套时需要很好的控制虚假计算反射波。最后通过个例模拟,对比了单向嵌套与双向嵌套的模拟结果,验证了双向嵌套的优点。     

海啸波传播的线性和非线性特征及近海陆架效应影响的数值研究

浅水方程被广泛应用于海啸预警报业务及研究,而针对线性浅水方程与非线性浅水方程在不同海区水深地形条件下的适用范围、计算效率问题是海啸研究人员急需了解的。本文应用基于浅水方程的海啸数值预报模型就海啸波在南海、东海传播的线性、非线性特征以及陆架对其传播之影响进行了数值分析研究。海啸波在深水的传播表征为强线性特征,此时线性系统对海啸波幅的模拟计算具有较高的精度和效率,而弱的非线性特征及弱的色散特征对海啸波幅的预报影响甚微,可以忽略不计。海啸波传播至浅水大陆架后受海底坡度变化、海底粗糙度等因素影响,波动的非线性效应迅速传播、积累,与线性浅水方程计算的海啸波相比表现出较大差异,主要表现为:在南海区,水深小于100m时,海啸波首波以后的系列波动非线性特征比较明显,两者波幅差别较大,但首波波幅的区别不大,因此对于该区域在不考虑海啸爬高的情况下,应用线性系统计算得到的海啸波幅也可满足海啸预警报的要求;在东海区由于陆架影响,海啸波非线性特征明显增强,水深小于100m区域,首波及其后系列波波幅均差异较大,故在该区域必须考虑海啸波非线性作用。本文就底摩擦项对海啸波首波波幅的影响进行了数值对比分析,结果表明:底摩擦作用对海啸波首波波幅影响仅作用于小于100m水深。最后,该文通过敏感性试验,初步分析了陆架宽度及陆架边缘深度对海啸波波幅的影响,得出海啸波经陆架传播共振、变形后,海啸波幅的放大或减小与陆架的宽度及陆架边缘水深有关。     

应用气象学报第25卷总目次

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