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doi: 10.11728/cjss2026-0106
摘要:
空间引力波探测星座的科学探测效能受仪器噪声、星间链路运行状态、有效观测时长和目标波源特征等因素共同影响，单独采用灵敏度或信噪比指标难以完整表征任务科学能力。针对该问题，本文构建了空间引力波探测星座效能评估系统，围绕仪器性能、运行可用性和科学响应三类指标，建立了动态全链路仿真、有效探测时长评估和信噪比计算等功能模块。基于MATLAB/Simulink平台，以日心轨道太极方案为例开展仿真验证。结果表明，该系统能够输出检验质量残余加速度噪声、光学测量噪声和探测灵敏度等关键指标，并可模拟三星建链与断链重建过程对有效科学观测时长的影响。在此基础上，系统结合典型引力波源特征开展信噪比计算，能够表征银河系致密双星验证源、极端质量比旋近系统和大质量双黑洞系统等不同波源的可见性差异，验证了其用于空间引力波探测任务科学效能评估的可行性，可为探测方案对比、系统指标分解和科学目标满足度分析提供支撑。
空间引力波探测星座的科学探测效能受仪器噪声、星间链路运行状态、有效观测时长和目标波源特征等因素共同影响，单独采用灵敏度或信噪比指标难以完整表征任务科学能力。针对该问题，本文构建了空间引力波探测星座效能评估系统，围绕仪器性能、运行可用性和科学响应三类指标，建立了动态全链路仿真、有效探测时长评估和信噪比计算等功能模块。基于MATLAB/Simulink平台，以日心轨道太极方案为例开展仿真验证。结果表明，该系统能够输出检验质量残余加速度噪声、光学测量噪声和探测灵敏度等关键指标，并可模拟三星建链与断链重建过程对有效科学观测时长的影响。在此基础上，系统结合典型引力波源特征开展信噪比计算，能够表征银河系致密双星验证源、极端质量比旋近系统和大质量双黑洞系统等不同波源的可见性差异，验证了其用于空间引力波探测任务科学效能评估的可行性，可为探测方案对比、系统指标分解和科学目标满足度分析提供支撑。
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doi: 10.11728/cjss2026-0087
摘要:
微爆型电子沉降是指辐射带高能电子呈现脉冲式沉降，持续时间通常小于1秒，是地球辐射带高能电子损失的重要机制，通常认为是由哨声模合声波散射导致的。系统研究微爆型电子沉降，对于理解磁层空间波粒相互作用过程、揭示地球辐射带动态变化规律、量化磁层-电离层物质和能量输运均具有重要意义。本文基于FIREBIRD-II卫星计划中FU3卫星（2015年2月1日至2019年10月7日）和FU4卫星（2015年2月1日至2022年3月16日）的观测数据，统计分析了200–900 keV电子的微爆型沉降事件对磁鞘值（L）、磁地方时（MLT）、地理经纬度、地磁活动水平的依赖性。结果表明微爆型电子沉降事件主要分布在晨侧的外辐射带，发生率峰值出现在L=6-7，MLT=6-7范围。发生率随电子能量的增加而降低，265.4 keV电子的发生率峰值可以达到3‰，而481.2 keV能级电子的发生率峰值降低到约1‰。同时还发现微爆型电子沉降事件对地磁活动水平有较强依赖性，地磁活动越剧烈发生率越高，265.4 keV电子平静时期发生率约为2‰，地磁活动期间最高可以达到6‰。发生率峰值随着地磁活动加剧向低L值移动，可能与磁暴时期等离子体层层顶位置向地球侧移动有关。统计结果显示微爆型电子沉降事件发生率的全球分布与哨声模合声波波幅的全球分布具有较强相关性，表明哨声模合声波可能是能量小于MeV电子微爆型沉降的重要驱动机制，这为合声波对数百keV电子的散射效应补充了关键的统计观测证据。
微爆型电子沉降是指辐射带高能电子呈现脉冲式沉降，持续时间通常小于1秒，是地球辐射带高能电子损失的重要机制，通常认为是由哨声模合声波散射导致的。系统研究微爆型电子沉降，对于理解磁层空间波粒相互作用过程、揭示地球辐射带动态变化规律、量化磁层-电离层物质和能量输运均具有重要意义。本文基于FIREBIRD-II卫星计划中FU3卫星（2015年2月1日至2019年10月7日）和FU4卫星（2015年2月1日至2022年3月16日）的观测数据，统计分析了200–900 keV电子的微爆型沉降事件对磁鞘值（L）、磁地方时（MLT）、地理经纬度、地磁活动水平的依赖性。结果表明微爆型电子沉降事件主要分布在晨侧的外辐射带，发生率峰值出现在L=6-7，MLT=6-7范围。发生率随电子能量的增加而降低，265.4 keV电子的发生率峰值可以达到3‰，而481.2 keV能级电子的发生率峰值降低到约1‰。同时还发现微爆型电子沉降事件对地磁活动水平有较强依赖性，地磁活动越剧烈发生率越高，265.4 keV电子平静时期发生率约为2‰，地磁活动期间最高可以达到6‰。发生率峰值随着地磁活动加剧向低L值移动，可能与磁暴时期等离子体层层顶位置向地球侧移动有关。统计结果显示微爆型电子沉降事件发生率的全球分布与哨声模合声波波幅的全球分布具有较强相关性，表明哨声模合声波可能是能量小于MeV电子微爆型沉降的重要驱动机制，这为合声波对数百keV电子的散射效应补充了关键的统计观测证据。
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doi: 10.11728/cjss2026-0070
摘要:
大气温湿廓线是卫星遥感反演、数值天气预报和气候模式模拟的关键输入参数。风云系列卫星搭载的掩星探测仪（GNOS）已实现全球大气参数的连续观测，为天气预报和极端天气监测提供了重要数据支撑，但在近地面边界层受下垫面影响，探测精度有待提升。探空气球观测精度高但时间分辨率有限，每日仅两次，难以支撑连续卫星校验；地基微波辐射计通过接收大气下行辐射亮温实现温湿廓线连续反演，不受下垫面限制，为卫星数据比对校验提供了重要途径，但传统反演方法在边界层精度有限。本文对Transformer进行了面向大气反演任务的改进设计，利用北京南郊观象台2020—2025年探空气球实测数据及MonoRTM辐射传输模型正演构建训练集，建立了基于自注意力机制的地基反演模型，并与线性回归、BP神经网络进行了对比。结果表明：Transformer反演精度较线性回归和BP神经网络显著提升，温度RMSE分别降低29.7%和10.1%，绝对湿度RMSE分别降低26.8%和4.6%。进一步以探空为真值，对FY-3E GNOS-II掩星产品在0~10 km对流层范围内进行比对校验，Transformer反演的温度和绝对湿度RMSE较掩星产品分别改善61.1%和71.3%。该方法兼具微波辐射计的高时间分辨率与接近探空的反演精度，可作为连接稀疏探空与连续卫星观测的桥梁，为风云卫星边界层产品提供动态验证基准，支撑卫星反演算法优化和地基–卫星协同观测体系的发展。
大气温湿廓线是卫星遥感反演、数值天气预报和气候模式模拟的关键输入参数。风云系列卫星搭载的掩星探测仪（GNOS）已实现全球大气参数的连续观测，为天气预报和极端天气监测提供了重要数据支撑，但在近地面边界层受下垫面影响，探测精度有待提升。探空气球观测精度高但时间分辨率有限，每日仅两次，难以支撑连续卫星校验；地基微波辐射计通过接收大气下行辐射亮温实现温湿廓线连续反演，不受下垫面限制，为卫星数据比对校验提供了重要途径，但传统反演方法在边界层精度有限。本文对Transformer进行了面向大气反演任务的改进设计，利用北京南郊观象台2020—2025年探空气球实测数据及MonoRTM辐射传输模型正演构建训练集，建立了基于自注意力机制的地基反演模型，并与线性回归、BP神经网络进行了对比。结果表明：Transformer反演精度较线性回归和BP神经网络显著提升，温度RMSE分别降低29.7%和10.1%，绝对湿度RMSE分别降低26.8%和4.6%。进一步以探空为真值，对FY-3E GNOS-II掩星产品在0~10 km对流层范围内进行比对校验，Transformer反演的温度和绝对湿度RMSE较掩星产品分别改善61.1%和71.3%。该方法兼具微波辐射计的高时间分辨率与接近探空的反演精度，可作为连接稀疏探空与连续卫星观测的桥梁，为风云卫星边界层产品提供动态验证基准，支撑卫星反演算法优化和地基–卫星协同观测体系的发展。
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doi: 10.11728/cjss2026-0058
摘要:
电离层电场是磁层-电离层耦合过程中的关键物理量，其时空分布特征对理解空间电动力学过程及空间天气演化具有重要意义。本文利用张衡一号卫星电场探测仪（EFD）在一年时间尺度内获取的重访轨道观测数据，在地心地固坐标系（ECEF）下系统研究了夜侧高纬电离层电场的时空变化特征。首先对电场三分量波形数据进行预处理，并统计分析其在65°S–65°N纬度范围内的全年分布结构；在此基础上选取多个固定纬度位置，对电场Y分量（Ey）的时间序列变化进行分析，以揭示其年内变化规律。同时利用电场仪VLF频段功率谱密度（PSD）数据，对11.5–12 kHz频段电场扰动能量的纬向分布及时间变化特征进行了统计研究。结果表明：在固定重访轨道条件下，电场三分量随纬度变化呈现稳定的大尺度空间结构，其中Ey对电场变化最为敏感，并在固定纬度位置上表现出明显的阶段性年内变化特征，且其变化幅度随纬度升高而增强。在VLF频段，功率谱密度整体呈现“中纬稳定、高纬增强”的空间分布特征，高纬区域更容易出现显著的电磁扰动增强事件。研究结果表明，夜侧高纬电离层电场及其电磁扰动能量在年内尺度上具有明显的时空变化规律。本研究为理解高纬电离层电动力学过程及磁层-电离层耦合机制提供了新的卫星观测证据。
电离层电场是磁层-电离层耦合过程中的关键物理量，其时空分布特征对理解空间电动力学过程及空间天气演化具有重要意义。本文利用张衡一号卫星电场探测仪（EFD）在一年时间尺度内获取的重访轨道观测数据，在地心地固坐标系（ECEF）下系统研究了夜侧高纬电离层电场的时空变化特征。首先对电场三分量波形数据进行预处理，并统计分析其在65°S–65°N纬度范围内的全年分布结构；在此基础上选取多个固定纬度位置，对电场Y分量（Ey）的时间序列变化进行分析，以揭示其年内变化规律。同时利用电场仪VLF频段功率谱密度（PSD）数据，对11.5–12 kHz频段电场扰动能量的纬向分布及时间变化特征进行了统计研究。结果表明：在固定重访轨道条件下，电场三分量随纬度变化呈现稳定的大尺度空间结构，其中Ey对电场变化最为敏感，并在固定纬度位置上表现出明显的阶段性年内变化特征，且其变化幅度随纬度升高而增强。在VLF频段，功率谱密度整体呈现“中纬稳定、高纬增强”的空间分布特征，高纬区域更容易出现显著的电磁扰动增强事件。研究结果表明，夜侧高纬电离层电场及其电磁扰动能量在年内尺度上具有明显的时空变化规律。本研究为理解高纬电离层电动力学过程及磁层-电离层耦合机制提供了新的卫星观测证据。
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doi: 10.11728/cjss2026-0057
摘要:
地球磁尾高速流是磁层空间中重要的能量和物质载体，其驱动的能量和物质输运过程对磁场亚暴和极光演化具有决定性影响。高流速在地向传播过程中，其锋面与周围等离子体发生相互作用，会激发诸多类型的电磁和静电波动。本研究旨在对高速流锋面处静电孤立波的物理特性进行详细的统计分析。利用NASA的Magnetospheric Multiscale (MMS) 任务提供的高分辨率数据，我们计算了静电孤立波的传播速度，时间尺度，空间尺度以及电势，发现：1）静电孤立波的传播速度跨越较大的范围，从几百公里每秒（接近离子热速度）到几万公里每秒（接近电子热速度），意味着锋面处静电孤立波的产生机制有诸多类型，包括离子-电子束流（布努曼）不稳定性和电子束流不稳定性；2）静电孤立波的周期和传播速度成反比，即其空间尺度变化范围较小，通常在数十个德拜半径；3）静电孤立波的电势与波动的空间尺度成正比。局地物理参量相关性揭示，波动主要出现在锋面后的强磁场区域，即通量堆积区内，且波动电势与局地电子温度成正相关，意味着静电孤立波-电子相互作用有助于当地电子加热。本研究的结论将帮助推进对磁尾波动-粒子相互作用的理解。
地球磁尾高速流是磁层空间中重要的能量和物质载体，其驱动的能量和物质输运过程对磁场亚暴和极光演化具有决定性影响。高流速在地向传播过程中，其锋面与周围等离子体发生相互作用，会激发诸多类型的电磁和静电波动。本研究旨在对高速流锋面处静电孤立波的物理特性进行详细的统计分析。利用NASA的Magnetospheric Multiscale (MMS) 任务提供的高分辨率数据，我们计算了静电孤立波的传播速度，时间尺度，空间尺度以及电势，发现：1）静电孤立波的传播速度跨越较大的范围，从几百公里每秒（接近离子热速度）到几万公里每秒（接近电子热速度），意味着锋面处静电孤立波的产生机制有诸多类型，包括离子-电子束流（布努曼）不稳定性和电子束流不稳定性；2）静电孤立波的周期和传播速度成反比，即其空间尺度变化范围较小，通常在数十个德拜半径；3）静电孤立波的电势与波动的空间尺度成正比。局地物理参量相关性揭示，波动主要出现在锋面后的强磁场区域，即通量堆积区内，且波动电势与局地电子温度成正相关，意味着静电孤立波-电子相互作用有助于当地电子加热。本研究的结论将帮助推进对磁尾波动-粒子相互作用的理解。
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doi: 10.11728/cjss2026-0055
摘要:
磁通门传感器的磁芯磁特性决定了在单频激励时就可以产生多个谐波频率的信号，它们都可以正确反映磁场的大小。本文基于磁通门开环状态下的各谐波信号的噪声测试，研究磁通门磁强计信号解调优化方法，以达到最优的系统噪声水平。首先对磁通门传感器的噪声进行理论分析，进而设计探头谐波、开环与闭环磁强计实验，测试各偶次谐波的性能参数，对比正弦方波解调效果并探究相位偏差的影响，最后基于拉格朗日乘数法推导多谐波最优解调比例。实验结果表明，方波解调相较正弦波解调优势显著，开环磁噪声降低14.6%、闭环降低27%，且相位偏差需控制在25°内才能保持方波解调的噪声优势。最终推导得到二次、六次、十次谐波的最优解调比例约为1:2:0.5，实现了电压噪声抑制与增益保持的最优权衡。
磁通门传感器的磁芯磁特性决定了在单频激励时就可以产生多个谐波频率的信号，它们都可以正确反映磁场的大小。本文基于磁通门开环状态下的各谐波信号的噪声测试，研究磁通门磁强计信号解调优化方法，以达到最优的系统噪声水平。首先对磁通门传感器的噪声进行理论分析，进而设计探头谐波、开环与闭环磁强计实验，测试各偶次谐波的性能参数，对比正弦方波解调效果并探究相位偏差的影响，最后基于拉格朗日乘数法推导多谐波最优解调比例。实验结果表明，方波解调相较正弦波解调优势显著，开环磁噪声降低14.6%、闭环降低27%，且相位偏差需控制在25°内才能保持方波解调的噪声优势。最终推导得到二次、六次、十次谐波的最优解调比例约为1:2:0.5，实现了电压噪声抑制与增益保持的最优权衡。
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doi: 10.11728/cjss2025-0243
摘要:
天体生物学旨在研究宇宙中生命的起源、演化与分布，而太空环境为探讨生命起源提供了独特实验平台。本文系统综述了近年来在国际空间站、中国空间站及各类卫星与探测器平台上开展的生命起源与天体生物学相关实验，重点分析了前生源化学物质的形成与稳定性、生命在空间极端环境下的适应机制以及地外样本中前生源物质的探测成果。研究表明，空间特殊环境下可合成DNA/RNA关键组分，多种微生物、植物孢子及模式生物展现出惊人的太空环境耐受能力，小行星样本中发现了生命必需有机分子。这些发现为理解生命起源、地外生命可能性及生命在宇宙中的分布提供了关键证据。本文进一步讨论了太空生命起源研究的技术挑战、未来发展方向及多学科交叉融合趋势，对推动天体生物学领域创新具有重要参考价值。
天体生物学旨在研究宇宙中生命的起源、演化与分布，而太空环境为探讨生命起源提供了独特实验平台。本文系统综述了近年来在国际空间站、中国空间站及各类卫星与探测器平台上开展的生命起源与天体生物学相关实验，重点分析了前生源化学物质的形成与稳定性、生命在空间极端环境下的适应机制以及地外样本中前生源物质的探测成果。研究表明，空间特殊环境下可合成DNA/RNA关键组分，多种微生物、植物孢子及模式生物展现出惊人的太空环境耐受能力，小行星样本中发现了生命必需有机分子。这些发现为理解生命起源、地外生命可能性及生命在宇宙中的分布提供了关键证据。本文进一步讨论了太空生命起源研究的技术挑战、未来发展方向及多学科交叉融合趋势，对推动天体生物学领域创新具有重要参考价值。
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doi: 10.11728/cjss2026-0062
摘要:
面向星载L波段主被动微波载荷地面校验需求，本文提出一种基于复用接收机的地基L波段辐射计—散射计一体化系统。针对传统地基主被动组合系统依赖专用仪器、多设备搭建、成本较高且难以灵活重构的问题，本文提出一种共享天线、射频前端和数字基带资源的复用接收机方案，通过同一接收机链路分时完成被动亮温接收与主动回波接收，在统一平台上实现辐射计与散射计一体化测量，从而降低系统硬件复杂度并构建统一的双模式测量流程。在此基础上，结合可配置射频与数字基带平台的灵活配置能力，设计了主动与被动自动切换时序，实现了系统测量、处理与输出的统一组织。实验结果表明，该系统能够稳定获取后向散射系数与亮温数据，且其随观测角变化的响应趋势与相应散射模型和辐射经验模型总体一致，验证了所提一体化方案的可行性。该研究为低成本、小型化地基主被动微波观测平台的构建提供了一种可行技术路径，并可为今后星载L波段主被动微波载荷的地面校验、真实性检验以及地球物理参数微波观测与电离层传播效应影响分析提供技术支撑。
面向星载L波段主被动微波载荷地面校验需求，本文提出一种基于复用接收机的地基L波段辐射计—散射计一体化系统。针对传统地基主被动组合系统依赖专用仪器、多设备搭建、成本较高且难以灵活重构的问题，本文提出一种共享天线、射频前端和数字基带资源的复用接收机方案，通过同一接收机链路分时完成被动亮温接收与主动回波接收，在统一平台上实现辐射计与散射计一体化测量，从而降低系统硬件复杂度并构建统一的双模式测量流程。在此基础上，结合可配置射频与数字基带平台的灵活配置能力，设计了主动与被动自动切换时序，实现了系统测量、处理与输出的统一组织。实验结果表明，该系统能够稳定获取后向散射系数与亮温数据，且其随观测角变化的响应趋势与相应散射模型和辐射经验模型总体一致，验证了所提一体化方案的可行性。该研究为低成本、小型化地基主被动微波观测平台的构建提供了一种可行技术路径，并可为今后星载L波段主被动微波载荷的地面校验、真实性检验以及地球物理参数微波观测与电离层传播效应影响分析提供技术支撑。
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doi: 10.11728/cjss2026-0097
摘要:
空间引力波探测太极计划对检验质量的总残余加速度噪声提出了优于3×10-15 m∙s-2∙Hz-1/2（0.1mHz-1Hz）的极端要求。在此严苛约束下，航天器多物理场（包括热、磁、电、自引力等）产生的微弱扰动已成为影响该噪声性能的关键因素。本文从系统级角度出发，对检验质量的残余加速度噪声进行了全链路分解，并依据噪声产生机理，将其划分为气体碰撞噪声、辐射压噪声、银河宇宙射线碰撞噪声、自引力噪声、磁扰动噪声、静电力噪声以及刚度-位移耦合噪声等，并给出了全链路加速度噪声模型。在此基础上，从顶层指标出发，结合噪声模型对各项噪声进行了量化分析，给出了各项噪声的指标分配值及相关多物理场参数的指标要求。本文构建的全链路噪声指标分解框架，可为引力波探测航天器系统指标体系构建及多物理场耦合抑制策略制定等提供理论依据与设计参考。
空间引力波探测太极计划对检验质量的总残余加速度噪声提出了优于3×10-15 m∙s-2∙Hz-1/2（0.1mHz-1Hz）的极端要求。在此严苛约束下，航天器多物理场（包括热、磁、电、自引力等）产生的微弱扰动已成为影响该噪声性能的关键因素。本文从系统级角度出发，对检验质量的残余加速度噪声进行了全链路分解，并依据噪声产生机理，将其划分为气体碰撞噪声、辐射压噪声、银河宇宙射线碰撞噪声、自引力噪声、磁扰动噪声、静电力噪声以及刚度-位移耦合噪声等，并给出了全链路加速度噪声模型。在此基础上，从顶层指标出发，结合噪声模型对各项噪声进行了量化分析，给出了各项噪声的指标分配值及相关多物理场参数的指标要求。本文构建的全链路噪声指标分解框架，可为引力波探测航天器系统指标体系构建及多物理场耦合抑制策略制定等提供理论依据与设计参考。
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doi: 10.11728/cjss2025-0175
摘要:
本文利用2018、2020和2021年的7~9月中国北极科学考察航次随船走航期间获取的GPS探空观测数据，研究了北极地区夏季15~25 km低平流层大气惯性重力波（简称惯性重力波）参数（包括波长、本征频率、振幅、能量、传播特性等）。结果表明，基于温度扰动计算的惯性重力波垂直波长普遍大于基于风速扰动计算的波长，温度扰动计算得到垂直波长均值约为3.8 km；风速扰动获得的垂直波长均值约为2.3 km。惯性重力波的水平波长分布集中在600 km以内，均值约为400 km。水平波长与垂直波长的比值达60~100倍，即在下平流层惯性重力波基本沿水平方向传播。北极地区的温度与风速扰动振幅均小于中纬度地区，温度扰动振幅基本小于1 K，均值约为0.55 k，风速扰动振幅基本小于2 m/s，均值约为0.85 m/s。北极惯性重力波周期分布在5~12 h。北极惯性重力波总能量分布主要集中在5 J/kg以内，且随高度增加而增大，显示出能量向上的稳定传播。同时，惯性重力波的水平传播方向呈明显的东传特征，少量波向西传播，这与低平流层背景风及其滤波效应密切相关。
本文利用2018、2020和2021年的7~9月中国北极科学考察航次随船走航期间获取的GPS探空观测数据，研究了北极地区夏季15~25 km低平流层大气惯性重力波（简称惯性重力波）参数（包括波长、本征频率、振幅、能量、传播特性等）。结果表明，基于温度扰动计算的惯性重力波垂直波长普遍大于基于风速扰动计算的波长，温度扰动计算得到垂直波长均值约为3.8 km；风速扰动获得的垂直波长均值约为2.3 km。惯性重力波的水平波长分布集中在600 km以内，均值约为400 km。水平波长与垂直波长的比值达60~100倍，即在下平流层惯性重力波基本沿水平方向传播。北极地区的温度与风速扰动振幅均小于中纬度地区，温度扰动振幅基本小于1 K，均值约为0.55 k，风速扰动振幅基本小于2 m/s，均值约为0.85 m/s。北极惯性重力波周期分布在5~12 h。北极惯性重力波总能量分布主要集中在5 J/kg以内，且随高度增加而增大，显示出能量向上的稳定传播。同时，惯性重力波的水平传播方向呈明显的东传特征，少量波向西传播，这与低平流层背景风及其滤波效应密切相关。
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doi: 10.11728/cjss2025-0229
摘要:
研究通过氯酸盐处理对经“嫦娥五号”搭载处理的‘航聚香丝苗’苗期的影响，筛选氯酸盐敏感的水稻突变体，为氮高效利用水稻新品种的创制与培育提供优异的种质资源。以野生型“航聚香丝苗”为研究材料，设置不同浓度的KClO3溶液进行氯酸盐胁迫处理，确定苗期氮高效突变体筛选的适宜浓度；对2500份“航聚香丝苗”空间诱变后代材料进行氯酸盐敏感性筛选，并在SP3代验证；对突变体及野生型进行低氮和正常施氮处理，温室种植成熟后考察农艺性状和氮利用效率鉴定。结果表明，2 mmol/L KClO3的营养液对水稻幼苗的毒性中等偏上，可用于筛选氮高效诱变材料；筛选获得8份氯酸盐极端敏感材料（即氮高效突变体），其中2份强氮高效突变体苗期氯酸盐抑制率介于30-40%，6份中度氮高效突变体介于17-30%，均显著高于野生型。突变体在缺氮环境下氮素吸收效率优于野生型；除K2449与K2422外，突变体籽粒的氮及蛋白质含量均显著优于野生型。本研究筛选获得8份氮高效突变体，为水稻氮高效利用的品种选育提供有价值的种质资源。
研究通过氯酸盐处理对经“嫦娥五号”搭载处理的‘航聚香丝苗’苗期的影响，筛选氯酸盐敏感的水稻突变体，为氮高效利用水稻新品种的创制与培育提供优异的种质资源。以野生型“航聚香丝苗”为研究材料，设置不同浓度的KClO3溶液进行氯酸盐胁迫处理，确定苗期氮高效突变体筛选的适宜浓度；对2500份“航聚香丝苗”空间诱变后代材料进行氯酸盐敏感性筛选，并在SP3代验证；对突变体及野生型进行低氮和正常施氮处理，温室种植成熟后考察农艺性状和氮利用效率鉴定。结果表明，2 mmol/L KClO3的营养液对水稻幼苗的毒性中等偏上，可用于筛选氮高效诱变材料；筛选获得8份氯酸盐极端敏感材料（即氮高效突变体），其中2份强氮高效突变体苗期氯酸盐抑制率介于30-40%，6份中度氮高效突变体介于17-30%，均显著高于野生型。突变体在缺氮环境下氮素吸收效率优于野生型；除K2449与K2422外，突变体籽粒的氮及蛋白质含量均显著优于野生型。本研究筛选获得8份氮高效突变体，为水稻氮高效利用的品种选育提供有价值的种质资源。
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doi: 10.11728/cjss2026-0022
摘要:
全球电离层总电子含量（TEC）的时空演化直接决定了全球导航卫星系统（GNSS）的定位精度与通信系统的可靠性，实现其精准预报是空间天气研究的关键挑战。然而，现有的电离层预报模型多依赖传统的太阳活动指数（如F10.7）与地磁指数（如Kp、Dst）作为驱动。这些传统指数往往存在时间分辨率低、更新不频繁等问题，从而限制了数据驱动模型在极端空间天气条件下的预报性能。针对上述问题，本研究提出了一种基于白谱法（SWM）的指数群，创新性地引入高纬扰动指数以全链条表征日地能量耦合过程，并结合DNN与3D Swin Transformer构建了两阶段深度学习预报框架。实验结果表明，SWM指数在保持与传统指数高度相关的同时，凭借其高频物理特征加速了模型收敛并提升了稳定性。对比测试显示，SWM驱动模型的性能显著优于IRI-2020经验模型，且能有效抑制长时效预报中的误差累积。研究证实，该体系凭借优异的实时更新能力与对极端扰动的捕捉能力，为构建高性能、业务化的全球空间天气预报系统提供了可靠的新路径。
全球电离层总电子含量（TEC）的时空演化直接决定了全球导航卫星系统（GNSS）的定位精度与通信系统的可靠性，实现其精准预报是空间天气研究的关键挑战。然而，现有的电离层预报模型多依赖传统的太阳活动指数（如F10.7）与地磁指数（如Kp、Dst）作为驱动。这些传统指数往往存在时间分辨率低、更新不频繁等问题，从而限制了数据驱动模型在极端空间天气条件下的预报性能。针对上述问题，本研究提出了一种基于白谱法（SWM）的指数群，创新性地引入高纬扰动指数以全链条表征日地能量耦合过程，并结合DNN与3D Swin Transformer构建了两阶段深度学习预报框架。实验结果表明，SWM指数在保持与传统指数高度相关的同时，凭借其高频物理特征加速了模型收敛并提升了稳定性。对比测试显示，SWM驱动模型的性能显著优于IRI-2020经验模型，且能有效抑制长时效预报中的误差累积。研究证实，该体系凭借优异的实时更新能力与对极端扰动的捕捉能力，为构建高性能、业务化的全球空间天气预报系统提供了可靠的新路径。
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doi: 10.11728/cjss2026-yg03
摘要:
我国空间站运行在400km左右、倾角约为42°的低地球轨道上，影响空间站的空间环境主要是辐射环境和大气环境，这些环境受太阳活动变化影响。中国科学院国家空间科学中心承担了空间站的空间环境预报保障任务，为空间站各项任务以及航天员出舱提供了空间环境预报服务。本文分析了近期太阳和太阳风预报、空间辐射环境预报和大气环境预报的最近进展以及未来的发展需求。
我国空间站运行在400km左右、倾角约为42°的低地球轨道上，影响空间站的空间环境主要是辐射环境和大气环境，这些环境受太阳活动变化影响。中国科学院国家空间科学中心承担了空间站的空间环境预报保障任务，为空间站各项任务以及航天员出舱提供了空间环境预报服务。本文分析了近期太阳和太阳风预报、空间辐射环境预报和大气环境预报的最近进展以及未来的发展需求。
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doi: 10.11728/cjss2026-0085
摘要:
木星内磁层中来自木卫一（Io）的冷等离子体向外输运过程由交换不稳定性所主导，而该不稳定性对木卫一等离子体环的空间结构极为敏感。本文利用Rice Convection Model–Jupiter，研究了密度扰动中的相位偏移（源自初始设定或由背景速度剪切诱发）如何影响交换对流。通过一系列数值模拟，分别考察了在预设等离子体环与活跃木卫一源两种条件下，初始相位偏移与背景速度剪切各自的作用。结果表明，尽管这些因素并不改变磁层对流的整体演化趋势，但可显著调制其形态与动力学特征。在磁层演化早期，相位偏移可抑制交换不稳定性，调控等离子体流动，并引发不同的对流结构：较小的相位偏移产生“单手指状”结构，而较大偏移则形成“双指”结构。然而，这种影响在准稳态阶段显著减弱。背景速度剪切通过两种相互耦合的机制抑制不稳定性：诱发相位偏移（早期主导）和降低局地角速度（后期更显著），二者通常难以明确区分。
木星内磁层中来自木卫一（Io）的冷等离子体向外输运过程由交换不稳定性所主导，而该不稳定性对木卫一等离子体环的空间结构极为敏感。本文利用Rice Convection Model–Jupiter，研究了密度扰动中的相位偏移（源自初始设定或由背景速度剪切诱发）如何影响交换对流。通过一系列数值模拟，分别考察了在预设等离子体环与活跃木卫一源两种条件下，初始相位偏移与背景速度剪切各自的作用。结果表明，尽管这些因素并不改变磁层对流的整体演化趋势，但可显著调制其形态与动力学特征。在磁层演化早期，相位偏移可抑制交换不稳定性，调控等离子体流动，并引发不同的对流结构：较小的相位偏移产生“单手指状”结构，而较大偏移则形成“双指”结构。然而，这种影响在准稳态阶段显著减弱。背景速度剪切通过两种相互耦合的机制抑制不稳定性：诱发相位偏移（早期主导）和降低局地角速度（后期更显著），二者通常难以明确区分。
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doi: 10.11728/cjss2026-0071
摘要:
通过在电离层空间释放等离子体，模拟等离子体在电离层中的扩散演化特征是研究电离层物理机制的一种重要手段。然而，等离子体在电离层中的扩散演化动力学属于高度复杂非线性多尺度问题，对其进行精确数值模拟对计算效率要求极高。传统的自适应网格剖分技术是解决计算精度及效率的重要方法，但其高度依赖人工设计的误差指示器，在处理复杂非线性问题时泛化性不足。本文研究基于强化学习的网格剖分方法，将网格剖分重构为一个马尔可夫决策过程，把静态网格优化转化为序列决策任务，通过构建基于图结构的网格特征表示，利用图注意力机制深度编码邻域物理信息，引入多智能体强化学习框架，可实现多网格单元的协同细化决策。以二维对流方程为例进行仿真实验，结果表明，与传统自适应网格剖分方法相比，计算效率提升约 6%~11%。此外，该策略在降低网格更新频率的情况下仍能维持优异的误差控制能力，展现出强健的数值稳定性与环境适应性。
通过在电离层空间释放等离子体，模拟等离子体在电离层中的扩散演化特征是研究电离层物理机制的一种重要手段。然而，等离子体在电离层中的扩散演化动力学属于高度复杂非线性多尺度问题，对其进行精确数值模拟对计算效率要求极高。传统的自适应网格剖分技术是解决计算精度及效率的重要方法，但其高度依赖人工设计的误差指示器，在处理复杂非线性问题时泛化性不足。本文研究基于强化学习的网格剖分方法，将网格剖分重构为一个马尔可夫决策过程，把静态网格优化转化为序列决策任务，通过构建基于图结构的网格特征表示，利用图注意力机制深度编码邻域物理信息，引入多智能体强化学习框架，可实现多网格单元的协同细化决策。以二维对流方程为例进行仿真实验，结果表明，与传统自适应网格剖分方法相比，计算效率提升约 6%~11%。此外，该策略在降低网格更新频率的情况下仍能维持优异的误差控制能力，展现出强健的数值稳定性与环境适应性。
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doi: 10.11728/cjss2025-0152
摘要:
嫦娥七号轨道器计划搭载的中法合作国际载荷——月基双通道地球辐射能谱仪，该仪器通过0.2~50μm的全波观测通道，和5~50μm的长波观测通道，可实现在月球轨道上对地球出射全波和长波辐射进行探测，并通过地球的全波辐射和长波辐射的差分获得短波辐射的结果。仪器上配备有星上定标黑体，可对全波通道和长波通道进行长波定标，而在全波通道的短波定标方面，由于功耗和体积限制，未配备星上短波定标光源。为了实现仪器在轨短波定标，本文提出了太阳定标器的概念，采用太阳定标器和光学小孔构成月基双通道地球辐射能谱仪的短波定标模块。本文首先对月基双通道地球辐射能谱仪仪器概况进行介绍。然后，基于热敏电阻型辐射计的工作原理建立了太阳定标器的理论模型，为进一步保证在轨定标精度，对太阳定标器的发射前实验定标方法开展研究，提出了基于激光光源与低温辐射计的辐射功率定标方法，以及基于太阳模拟光源与SIAR-2C太阳绝对辐射计的辐照度定标方法，并建立了可定量描述温度特性与角度特性对辐射定标系数影响的实验方法与修正模型，为太阳定标器性能的地面验证及在轨应用提供支撑。
嫦娥七号轨道器计划搭载的中法合作国际载荷——月基双通道地球辐射能谱仪，该仪器通过0.2~50μm的全波观测通道，和5~50μm的长波观测通道，可实现在月球轨道上对地球出射全波和长波辐射进行探测，并通过地球的全波辐射和长波辐射的差分获得短波辐射的结果。仪器上配备有星上定标黑体，可对全波通道和长波通道进行长波定标，而在全波通道的短波定标方面，由于功耗和体积限制，未配备星上短波定标光源。为了实现仪器在轨短波定标，本文提出了太阳定标器的概念，采用太阳定标器和光学小孔构成月基双通道地球辐射能谱仪的短波定标模块。本文首先对月基双通道地球辐射能谱仪仪器概况进行介绍。然后，基于热敏电阻型辐射计的工作原理建立了太阳定标器的理论模型，为进一步保证在轨定标精度，对太阳定标器的发射前实验定标方法开展研究，提出了基于激光光源与低温辐射计的辐射功率定标方法，以及基于太阳模拟光源与SIAR-2C太阳绝对辐射计的辐照度定标方法，并建立了可定量描述温度特性与角度特性对辐射定标系数影响的实验方法与修正模型，为太阳定标器性能的地面验证及在轨应用提供支撑。
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doi: 10.11728/cjss2025-0111
摘要(277)
摘要:
环月磁强计是安装在嫦娥七号轨道器上的矢量磁场探测载荷，由两个三分量磁通门传感器构成。根据嫦娥7号的科学任务，环月磁强计的设计量程为±128nT和±2000nT，采样率为128Hz。为了支撑未来磁场数据的应用，参照了过去多个卫星任务的标定方法，地面标定试验对载荷的性能进行全面的测试。本文介绍了环月磁强计的系统组成和设计特点，分析了在轨数据处理的基本流程，根据在轨磁场数据处理算法的输入要求，以及评估载荷性能的需求，制定了正样产品地面标定试验的方法，并通过试验标定了磁通门的频率响应、噪声、线性参数和温度效应等参数。结果表明，环月磁强计磁场探测的不确定度优于0.05nT，载荷探测准确度可以达到0.5nT。
环月磁强计是安装在嫦娥七号轨道器上的矢量磁场探测载荷，由两个三分量磁通门传感器构成。根据嫦娥7号的科学任务，环月磁强计的设计量程为±128nT和±2000nT，采样率为128Hz。为了支撑未来磁场数据的应用，参照了过去多个卫星任务的标定方法，地面标定试验对载荷的性能进行全面的测试。本文介绍了环月磁强计的系统组成和设计特点，分析了在轨数据处理的基本流程，根据在轨磁场数据处理算法的输入要求，以及评估载荷性能的需求，制定了正样产品地面标定试验的方法，并通过试验标定了磁通门的频率响应、噪声、线性参数和温度效应等参数。结果表明，环月磁强计磁场探测的不确定度优于0.05nT，载荷探测准确度可以达到0.5nT。
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doi: 10.11728/cjss2026-0054
摘要:
地球电离层在无线电波的传输、反射和散射中起着关键作用，直接影响通信、导航和定位系统。本文利用中国子午工程（CMP）数字测高仪和相控阵非相干散射雷达观测数据，分析了2024年5月10-12日特大地磁暴期间测高仪短波信号回波消失现象及其物理机制。分析结果表明，2024年5月10-11日X3.9和X5.8级耀斑引起中国地区短波吸收，持续时间较短，造成MHT、YUZH等部分台站测高仪信号短波中断，频高图回波消失；磁暴主相和恢复相期间，强电离层负暴使电子密度下降，电离层F层临界频率下降、峰值高度抬升，导致较长时间里频高图回波残缺或回波消失，自动标定结果失真、缺失。子午工程三亚非相干散射雷达观测显示5月10-11日发生多次反转的穿透电场和扰动发电机电场共同引发的低纬地区电离层垂直漂移与11-12日的强负暴，与测高仪频高图的暴时表现一致。这些结果说明数字测高仪频高图在暴时长时间回波消失原因是强电离层负暴和电离层垂直抬升共同引起的短波中断，促进了电离层暴对数字测高仪观测影响的理解，为改进空间天气扰动情况下测高仪观测数据质量控制、短波中断预警和参数自动标定方法提供了先验知识支持。
地球电离层在无线电波的传输、反射和散射中起着关键作用，直接影响通信、导航和定位系统。本文利用中国子午工程（CMP）数字测高仪和相控阵非相干散射雷达观测数据，分析了2024年5月10-12日特大地磁暴期间测高仪短波信号回波消失现象及其物理机制。分析结果表明，2024年5月10-11日X3.9和X5.8级耀斑引起中国地区短波吸收，持续时间较短，造成MHT、YUZH等部分台站测高仪信号短波中断，频高图回波消失；磁暴主相和恢复相期间，强电离层负暴使电子密度下降，电离层F层临界频率下降、峰值高度抬升，导致较长时间里频高图回波残缺或回波消失，自动标定结果失真、缺失。子午工程三亚非相干散射雷达观测显示5月10-11日发生多次反转的穿透电场和扰动发电机电场共同引发的低纬地区电离层垂直漂移与11-12日的强负暴，与测高仪频高图的暴时表现一致。这些结果说明数字测高仪频高图在暴时长时间回波消失原因是强电离层负暴和电离层垂直抬升共同引起的短波中断，促进了电离层暴对数字测高仪观测影响的理解，为改进空间天气扰动情况下测高仪观测数据质量控制、短波中断预警和参数自动标定方法提供了先验知识支持。
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doi: 10.11728/cjss2025-0210
摘要:
雷达卫星一般不提供光学载荷探测数据分析所需的太阳矢量参数，为了对搭载于雷达卫星的光学载荷探测数据进行有效处理分析，需要获取该光学载荷视线区域夜间光照条件的时间与范围。在传统的光照条件计算中，通常依赖地球阴影模型来判断光照时间与范围，该方法在获取载荷视线区域光照条件存在局限性。本文提出了两种不依赖于阴影模型即可计算卫星载荷视线区域光照条件的计算方法，即光照条件仿真法和太阳天顶角筛选法。这两种方法解决了该光学载荷视线区域光照条件的获取问题，且两者结果相互验证的一致性较好，为载荷探测数据的有效处理分析奠定了基础。通过这两种方法获得的全夜间光照条件，与某雷达卫星上的光学载荷实际观测数据进行匹配，其结果联合风云三号E星光学载荷数据进行比对验证。结果表明，这两种方法，可以较好地获取该星光学载荷视线区域的夜间光照条件时间与范围，与风云三号E星光学载荷的探测结果交叉比对相关性可达90%以上，证明该方法具有较高的计算效率和较好的准确性。这两种方法不仅适用于星下点光照条件，也能应用于与卫星相关的任何位置，为未来卫星光照条件计算提供了新的思路。
雷达卫星一般不提供光学载荷探测数据分析所需的太阳矢量参数，为了对搭载于雷达卫星的光学载荷探测数据进行有效处理分析，需要获取该光学载荷视线区域夜间光照条件的时间与范围。在传统的光照条件计算中，通常依赖地球阴影模型来判断光照时间与范围，该方法在获取载荷视线区域光照条件存在局限性。本文提出了两种不依赖于阴影模型即可计算卫星载荷视线区域光照条件的计算方法，即光照条件仿真法和太阳天顶角筛选法。这两种方法解决了该光学载荷视线区域光照条件的获取问题，且两者结果相互验证的一致性较好，为载荷探测数据的有效处理分析奠定了基础。通过这两种方法获得的全夜间光照条件，与某雷达卫星上的光学载荷实际观测数据进行匹配，其结果联合风云三号E星光学载荷数据进行比对验证。结果表明，这两种方法，可以较好地获取该星光学载荷视线区域的夜间光照条件时间与范围，与风云三号E星光学载荷的探测结果交叉比对相关性可达90%以上，证明该方法具有较高的计算效率和较好的准确性。这两种方法不仅适用于星下点光照条件，也能应用于与卫星相关的任何位置，为未来卫星光照条件计算提供了新的思路。
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doi: 10.11728/cjss2026-0088
摘要:
摘要 静电加速度计具有很高的非保守力测量精度，在空间飞行器相关的科学和工程领域正获得越来越广泛的应用。针对空间应用中存在的空间耦合加速度的问题，本文通过加速度计及空间动力学建模及理论推导，获得了包含日月等三体在内的空间动力学摄动因素对加速度计测量影响的关系式。这些因素包含了日月等空间三体、高阶地球重力场及潮汐力场、飞行器的轨道与姿态变化、加速度计的安装位置、飞行器自身的引力以及各种空间非保守力。并据此进行了空间各耦合摄动源对静电加速度计输出的三维摄动算法研究，利用Matlab完成了实时空间耦合摄动的算法，并对地球同步轨道卫星的空间各摄动进行了计算，结果符合预期。获得的算法可用于提高静电加速度计的测量精度，为空间飞行器惯性导航和定轨等相关应用提供部分支持。
摘要 静电加速度计具有很高的非保守力测量精度，在空间飞行器相关的科学和工程领域正获得越来越广泛的应用。针对空间应用中存在的空间耦合加速度的问题，本文通过加速度计及空间动力学建模及理论推导，获得了包含日月等三体在内的空间动力学摄动因素对加速度计测量影响的关系式。这些因素包含了日月等空间三体、高阶地球重力场及潮汐力场、飞行器的轨道与姿态变化、加速度计的安装位置、飞行器自身的引力以及各种空间非保守力。并据此进行了空间各耦合摄动源对静电加速度计输出的三维摄动算法研究，利用Matlab完成了实时空间耦合摄动的算法，并对地球同步轨道卫星的空间各摄动进行了计算，结果符合预期。获得的算法可用于提高静电加速度计的测量精度，为空间飞行器惯性导航和定轨等相关应用提供部分支持。
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doi: 10.11728/cjss2026-0086
摘要:
固体材料的着火特性显著受到环境压力、气流速度的影响，微重力、低压、低速流动条件下的固体材料着火特性对于载人航天器材料筛选和火灾预防具有重要意义。利用窄通道实验系统和变压力实验舱，对微重力下聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate, PMMA）平板的着火特性进行模拟实验研究，主要实验参数为环境压力和气流速度。实验发现，压力和气流速度的乘积可作为组合参数，共同影响着火延迟特性，当二者乘积小于临界值时，着火延迟时间随其增加而减小，反之增加。低速流动环境条件，环境压力对材料着火的影响可以分为两个区域：材料表面对流热损失控制区和气相化学反应控制区。在对流热损失控制区，降低压力会使着火延迟时间和临界热解速率增加，在气相化学反应控制区，变化规律与前者相反。将压力的影响等效为环境氧气浓度变化，建立了不同环境条件下的临界热解速率和着火延迟时间预测模型，该模型测结果与实验结果误差小于±20%。
固体材料的着火特性显著受到环境压力、气流速度的影响，微重力、低压、低速流动条件下的固体材料着火特性对于载人航天器材料筛选和火灾预防具有重要意义。利用窄通道实验系统和变压力实验舱，对微重力下聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate, PMMA）平板的着火特性进行模拟实验研究，主要实验参数为环境压力和气流速度。实验发现，压力和气流速度的乘积可作为组合参数，共同影响着火延迟特性，当二者乘积小于临界值时，着火延迟时间随其增加而减小，反之增加。低速流动环境条件，环境压力对材料着火的影响可以分为两个区域：材料表面对流热损失控制区和气相化学反应控制区。在对流热损失控制区，降低压力会使着火延迟时间和临界热解速率增加，在气相化学反应控制区，变化规律与前者相反。将压力的影响等效为环境氧气浓度变化，建立了不同环境条件下的临界热解速率和着火延迟时间预测模型，该模型测结果与实验结果误差小于±20%。
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doi: 10.11728/cjss2026-0051
摘要:
日冕物质抛射（Coronal Mass Ejections，CMEs）是影响空间天气的重要因素。为了预测其到达地球的时间和对地效应，需要准确的背景太阳风模拟和CMEs三维重构。本文选取发生在2014年1月7日的一个CME事件，使用AWSoM（Alfvén Wave Solar atmosphere Model）的稳态（Steady state）模式分别模拟了基于GONG和ADAPT-GONG磁图的包含日冕和内日球层的两种背景太阳风，使用FGL（Fitting of Gibson–Low）重构了基于SOHO、STEREO-A和STEREO-B三个观测视角的CME三维速度、密度、压强和磁场。将重构所得三维CME插入到稳态背景日冕，使用AWSoM的Time accurate模式计算了CME从日冕到地球的行星际传播过程。基于两种背景太阳风计算的CME到达地球时间相对于实测时间的误差都在一小时以内，验证了AWSoM+FGL的有效性。
日冕物质抛射（Coronal Mass Ejections，CMEs）是影响空间天气的重要因素。为了预测其到达地球的时间和对地效应，需要准确的背景太阳风模拟和CMEs三维重构。本文选取发生在2014年1月7日的一个CME事件，使用AWSoM（Alfvén Wave Solar atmosphere Model）的稳态（Steady state）模式分别模拟了基于GONG和ADAPT-GONG磁图的包含日冕和内日球层的两种背景太阳风，使用FGL（Fitting of Gibson–Low）重构了基于SOHO、STEREO-A和STEREO-B三个观测视角的CME三维速度、密度、压强和磁场。将重构所得三维CME插入到稳态背景日冕，使用AWSoM的Time accurate模式计算了CME从日冕到地球的行星际传播过程。基于两种背景太阳风计算的CME到达地球时间相对于实测时间的误差都在一小时以内，验证了AWSoM+FGL的有效性。
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doi: 10.11728/cjss2026-0092
摘要:
海表流场观测对海洋动力过程研究具有重要意义，多普勒散射计为海表径向速度测量提供了有效途径。为对比星载多普勒散射计不同波形的脉冲对测速性能，本文构建了包含海面散射回波、热噪声、斑点噪声及理想平台运动相位补偿的统一面目标信号级仿真模型。在相同系统参数与7.5 km公共距离窗下，量化分析了单频（Single-Frequency, SF）与线性调频（Linear Frequency Modulation, LFM）信号反演径向速度的均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）。结果表明：在斑点噪声与热噪声并存的仿真场景中，两类波形的径向速度RMSE总体随输入信噪比增加而降低；当输入信噪比高于约−9 dB后，LFM信号利用距离压缩与多视复相关平均降低了斑点相位起伏对相位估计的影响，RMSE低于SF信号。研究结论可为星载多普勒散射计波形体制分析提供参考。
海表流场观测对海洋动力过程研究具有重要意义，多普勒散射计为海表径向速度测量提供了有效途径。为对比星载多普勒散射计不同波形的脉冲对测速性能，本文构建了包含海面散射回波、热噪声、斑点噪声及理想平台运动相位补偿的统一面目标信号级仿真模型。在相同系统参数与7.5 km公共距离窗下，量化分析了单频（Single-Frequency, SF）与线性调频（Linear Frequency Modulation, LFM）信号反演径向速度的均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）。结果表明：在斑点噪声与热噪声并存的仿真场景中，两类波形的径向速度RMSE总体随输入信噪比增加而降低；当输入信噪比高于约−9 dB后，LFM信号利用距离压缩与多视复相关平均降低了斑点相位起伏对相位估计的影响，RMSE低于SF信号。研究结论可为星载多普勒散射计波形体制分析提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2026-0004
摘要:
地磁暴期间地磁扰动的强度由SYM-H表征，精确预测SYM-H对空间天气预警至关重要。复合模型是一种综合物理原理和神经网络技术的SYM-H短时预报模型。模型基于环电流总能量平衡方程建立SYM-H时间推进方程，并结合神经网络优化模型关键参数，兼顾可解释性与对复杂情况的处理能力。本文通过迭代策略将复合模型短时预报扩展至整个磁暴过程的SYM-H预测，利用太阳风和SYM-H观测数据对模型进行训练，研究了不同迭代时间步长下磁暴过程SYM-H的预测表现，发现迭代步长60分钟时表现最优，平均均方根误差（RMSE）为16.3nT，决定系数R²为0.767。预测误差主要集中于磁暴急始（SSC）、主相及恢复相初期，强磁暴绝对误差显著高于弱磁暴，相对误差与弱磁暴相当。研究结果验证了复合模型在全磁暴预测中的可行性，为空间天气预报提供了选择方案。
地磁暴期间地磁扰动的强度由SYM-H表征，精确预测SYM-H对空间天气预警至关重要。复合模型是一种综合物理原理和神经网络技术的SYM-H短时预报模型。模型基于环电流总能量平衡方程建立SYM-H时间推进方程，并结合神经网络优化模型关键参数，兼顾可解释性与对复杂情况的处理能力。本文通过迭代策略将复合模型短时预报扩展至整个磁暴过程的SYM-H预测，利用太阳风和SYM-H观测数据对模型进行训练，研究了不同迭代时间步长下磁暴过程SYM-H的预测表现，发现迭代步长60分钟时表现最优，平均均方根误差（RMSE）为16.3nT，决定系数R²为0.767。预测误差主要集中于磁暴急始（SSC）、主相及恢复相初期，强磁暴绝对误差显著高于弱磁暴，相对误差与弱磁暴相当。研究结果验证了复合模型在全磁暴预测中的可行性，为空间天气预报提供了选择方案。
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doi: 10.11728/cjss2024-0017
摘要:
开放科学迎来全球共识的新浪潮，世界科技强国正在积极推动开放科学相关行动计划与实践活动。空间科学领域正处于科研范式变革的关键时期，开放科学发展有望为空间科学创新活动带来更多活力。本文对空间科学领域全球开放科学行动进行综合调查研究，重点阐述美欧空间强国政府机构主导的和本领域相关学术出版机构发起的开放科学行动与进展，解析相关战略部署的关键要素，并以国家空间科学数据中心为代表，介绍了科学数据中心作为开放科学行动的重要实施主体，在助力我国空间科学领域开放科学进程中的积极贡献。通过与全球发展现状的对比，以及新时期开放科学与新型科研范式相互促进的特征分析，提出了科学数据中心未来进一步推进实施开放科学行动的若干启示，以期为空间科学领域发展提供更开放、协同、创新的支撑与服务。
开放科学迎来全球共识的新浪潮，世界科技强国正在积极推动开放科学相关行动计划与实践活动。空间科学领域正处于科研范式变革的关键时期，开放科学发展有望为空间科学创新活动带来更多活力。本文对空间科学领域全球开放科学行动进行综合调查研究，重点阐述美欧空间强国政府机构主导的和本领域相关学术出版机构发起的开放科学行动与进展，解析相关战略部署的关键要素，并以国家空间科学数据中心为代表，介绍了科学数据中心作为开放科学行动的重要实施主体，在助力我国空间科学领域开放科学进程中的积极贡献。通过与全球发展现状的对比，以及新时期开放科学与新型科研范式相互促进的特征分析，提出了科学数据中心未来进一步推进实施开放科学行动的若干启示，以期为空间科学领域发展提供更开放、协同、创新的支撑与服务。
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doi: 10.11728/cjss2026-0035
摘要:
随着中国航天事业的高速发展，载人航天任务执行频率不断增加，航天员在轨驻留时长显著延长，微生物对航天员健康、空间站环境及设施的影响日益突出，太空环境中的微生物活动已成为影响航天任务成功实施的关键因素之一。空间特殊环境会致使人体菌群平衡失调，与多系统功能损伤直接联系，而空间环境微生物的变异与污染同样是航天员身体健康的潜在威胁。此外，部分微生物还会对航天器材料和设施造成严重腐蚀。因此，深入探究微生物在空间环境中的响应规律及其影响机制、开发新型高效的检测平台、研制航天器微生物防控技术以及加速太空微生物资源的开发利用，对于保障未来深空探测任务的顺利开展具有重要意义。本文对我国“十四五”期间在空间微生物研究领域取得的重要进展进行系统梳理，涵盖空间微生物适应性机制、微生物检测、航天器微生物防治等方面内容，旨在为未来空间微生物的防控与利用提供参考。
随着中国航天事业的高速发展，载人航天任务执行频率不断增加，航天员在轨驻留时长显著延长，微生物对航天员健康、空间站环境及设施的影响日益突出，太空环境中的微生物活动已成为影响航天任务成功实施的关键因素之一。空间特殊环境会致使人体菌群平衡失调，与多系统功能损伤直接联系，而空间环境微生物的变异与污染同样是航天员身体健康的潜在威胁。此外，部分微生物还会对航天器材料和设施造成严重腐蚀。因此，深入探究微生物在空间环境中的响应规律及其影响机制、开发新型高效的检测平台、研制航天器微生物防控技术以及加速太空微生物资源的开发利用，对于保障未来深空探测任务的顺利开展具有重要意义。本文对我国“十四五”期间在空间微生物研究领域取得的重要进展进行系统梳理，涵盖空间微生物适应性机制、微生物检测、航天器微生物防治等方面内容，旨在为未来空间微生物的防控与利用提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2026-0059
摘要:
对于低频射电望远镜阵列，阵型的设计至关重要，其与科学目标的实现密切相关，是其中一项关键技术。秘鲁低频射电望远镜是国际子午圈计划拟新建的一台监测设备，工作在1-80MHz频段。它包含16个低频射电天线，通过波束合成的方式实现对太阳的跟踪和频谱监测，也将开展电离层测量相关的研究。针对这一望远镜的阵型设计，本文提出了一种基于改进的遗传和粒子群混合优化算法，该算法在圆域内求解阵列的天线布局，以获得更好的全天空合成波束旁瓣比分布。仿真结果表明，该算法设计的阵列在满足望远镜技术指标的前提下，相比于随机阵、均匀阵以及平方公里阵SKA采用的Vogel 螺旋阵，大幅度提高了全天空的旁瓣比分布。研究结果将应用到秘鲁低频射电望远镜的建设之中，也可以为我国未来的大型低频射电望远镜阵列的设计提供参考。
对于低频射电望远镜阵列，阵型的设计至关重要，其与科学目标的实现密切相关，是其中一项关键技术。秘鲁低频射电望远镜是国际子午圈计划拟新建的一台监测设备，工作在1-80MHz频段。它包含16个低频射电天线，通过波束合成的方式实现对太阳的跟踪和频谱监测，也将开展电离层测量相关的研究。针对这一望远镜的阵型设计，本文提出了一种基于改进的遗传和粒子群混合优化算法，该算法在圆域内求解阵列的天线布局，以获得更好的全天空合成波束旁瓣比分布。仿真结果表明，该算法设计的阵列在满足望远镜技术指标的前提下，相比于随机阵、均匀阵以及平方公里阵SKA采用的Vogel 螺旋阵，大幅度提高了全天空的旁瓣比分布。研究结果将应用到秘鲁低频射电望远镜的建设之中，也可以为我国未来的大型低频射电望远镜阵列的设计提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2025-0049
摘要:
星载雷达高度计能够定期提供高精度的全球海面高观测，但单星的星下点观测稀疏，为提升中尺度海洋现象的研究能力，对多颗卫星的观测进行融合是最有效的技术手段。本文对HY-2C/D卫星的海面高异常进行了计算，开展基于Jason-3卫星的交叉定标，校正系统偏差，并利用最优插值法，以当前国际上最先进的MIOST海面高异常场作为背景场，生成了南海区域(10°×10°)的海面高异常融合场。在最优插值法最关键的方差-协方差矩阵的构造中，基于HY-2C/D卫星自交叉定标的标准差构造对角线，利用海面高异常功率谱确定相关尺度，进而构造协方差阵元。最后，本文利用我国自主的万山定标场验潮站数据，对融合前后的海面高异常场进行了检验，证明了HY-2C/D数据在提升多源数据融合精度方面的贡献。
星载雷达高度计能够定期提供高精度的全球海面高观测，但单星的星下点观测稀疏，为提升中尺度海洋现象的研究能力，对多颗卫星的观测进行融合是最有效的技术手段。本文对HY-2C/D卫星的海面高异常进行了计算，开展基于Jason-3卫星的交叉定标，校正系统偏差，并利用最优插值法，以当前国际上最先进的MIOST海面高异常场作为背景场，生成了南海区域(10°×10°)的海面高异常融合场。在最优插值法最关键的方差-协方差矩阵的构造中，基于HY-2C/D卫星自交叉定标的标准差构造对角线，利用海面高异常功率谱确定相关尺度，进而构造协方差阵元。最后，本文利用我国自主的万山定标场验潮站数据，对融合前后的海面高异常场进行了检验，证明了HY-2C/D数据在提升多源数据融合精度方面的贡献。
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doi: 10.11728/cjss2026-yg02
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随着激光器、光谱仪及全息光学器件的技术进步，激光诱导击穿光谱、拉曼光谱、荧光光谱已成为行星地质样品无机/有机成分原位探测的有效手段，且技术联合可实现物质原子、分子及结构信息的综合分析。本文基于三种激光光谱的探测原理，系统对比三种技术的优劣，梳理其单独及联合应用的关键参数，结合国际行星探测载荷配置与实验室设备进展，探讨了激光光谱远程探测方法及行星物质成分应用的发展趋势与面临挑战，为行星物质成分的远程激光光谱探测系统的设计及应用提供参考。
随着激光器、光谱仪及全息光学器件的技术进步，激光诱导击穿光谱、拉曼光谱、荧光光谱已成为行星地质样品无机/有机成分原位探测的有效手段，且技术联合可实现物质原子、分子及结构信息的综合分析。本文基于三种激光光谱的探测原理，系统对比三种技术的优劣，梳理其单独及联合应用的关键参数，结合国际行星探测载荷配置与实验室设备进展，探讨了激光光谱远程探测方法及行星物质成分应用的发展趋势与面临挑战，为行星物质成分的远程激光光谱探测系统的设计及应用提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2026-0038
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理论与数值模拟研究表明，在对称磁场重联过程中，电流片由单峰Harris 型向双峰分叉型的演化，而受限于卫星探测精度，尚未得到观测上的验证。基于磁层多尺度任务卫星的高时间分辨率观测，近年来已在地球磁尾报道了十余个电子扩散区事例。本文利用Harris电流片模型，对Wang等[1]给出的13个磁尾电子扩散区事例进行了系统的研究。结果表明，其中9个事例的电流片结构符合Harris电流片，其电流片厚度较薄，最薄能达到0.67个电子惯性长度；并且随着电流片厚度变薄，电子出流速度显著增大，能达到0.45个电子阿尔芬速度，表明在每个电子扩散区事例中MMS1的穿越位置逐渐远离X点。剩余4个事例表现为分叉电流片特征，呈现出电流双峰分布，其电流片厚度显著增大，最厚可达约 20个电子惯性尺度，表明其距离重联X点较远，其电子出流速度也更小。本研究从统计上确定了13个电子扩散区事例距离X点的相对空间位置分布，有助于理解电子扩散区内电子的动理学过程。
理论与数值模拟研究表明，在对称磁场重联过程中，电流片由单峰Harris 型向双峰分叉型的演化，而受限于卫星探测精度，尚未得到观测上的验证。基于磁层多尺度任务卫星的高时间分辨率观测，近年来已在地球磁尾报道了十余个电子扩散区事例。本文利用Harris电流片模型，对Wang等[1]给出的13个磁尾电子扩散区事例进行了系统的研究。结果表明，其中9个事例的电流片结构符合Harris电流片，其电流片厚度较薄，最薄能达到0.67个电子惯性长度；并且随着电流片厚度变薄，电子出流速度显著增大，能达到0.45个电子阿尔芬速度，表明在每个电子扩散区事例中MMS1的穿越位置逐渐远离X点。剩余4个事例表现为分叉电流片特征，呈现出电流双峰分布，其电流片厚度显著增大，最厚可达约 20个电子惯性尺度，表明其距离重联X点较远，其电子出流速度也更小。本研究从统计上确定了13个电子扩散区事例距离X点的相对空间位置分布，有助于理解电子扩散区内电子的动理学过程。
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doi: 10.11728/cjss2026-0037
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在空间引力波探测任务中，航天器内部的各种物理效应（如电路噪声、磁噪声及自引力等）会引入不可忽略的等效刚度。这种刚度与测试质量运动状态的耦合噪声直接制约着惯性传感器的精度及科学目标的探测，因此刚度在轨估计至关重要。针对这一问题，本文根据太极计划惯性传感器在卫星上的安装布局，设计了一种针对惯性传感器敏感轴向的刚度在轨标定方案。首先，建立包含刚度耦合项的动力学模型，并在无拖曳控制系统中设计并注入特定的位移激励信号，以此激发系统动力学响应，得到该激励信号与刚度耦合读出。随后，结合位移激励输入与对应的刚度耦合读出数据，应用卡尔曼滤波算法在多源噪声环境下实现对刚度的估计。仿真结果表明，在20000秒的在轨标定实验后，测试质量1和测试质量2的刚度估计相对误差分别为0.489%和0.454%。验证了所提方案在模拟真实噪声环境下的可行性。
在空间引力波探测任务中，航天器内部的各种物理效应（如电路噪声、磁噪声及自引力等）会引入不可忽略的等效刚度。这种刚度与测试质量运动状态的耦合噪声直接制约着惯性传感器的精度及科学目标的探测，因此刚度在轨估计至关重要。针对这一问题，本文根据太极计划惯性传感器在卫星上的安装布局，设计了一种针对惯性传感器敏感轴向的刚度在轨标定方案。首先，建立包含刚度耦合项的动力学模型，并在无拖曳控制系统中设计并注入特定的位移激励信号，以此激发系统动力学响应，得到该激励信号与刚度耦合读出。随后，结合位移激励输入与对应的刚度耦合读出数据，应用卡尔曼滤波算法在多源噪声环境下实现对刚度的估计。仿真结果表明，在20000秒的在轨标定实验后，测试质量1和测试质量2的刚度估计相对误差分别为0.489%和0.454%。验证了所提方案在模拟真实噪声环境下的可行性。
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doi: 10.11728/cjss2026-0048
摘要:
本文提出一种基于自适应差分进化协同位置估计的流星雷达多通道相位校准方法。该方法基于到达角估计“坏点”占比、流星高度分布等统计特性构建复合目标函数，采用可变步长的自适应差分进化搜索策略，并协同开展流星余迹到达角与高度信息的迭代估计，可高效获取精确的系统相位校准结果与流星余迹位置估计结果。利用流星雷达一天观测数据（包含18318颗流星余迹）开展的仿真结果表明，该方法平均可在150代以内实现稳定收敛，通道间相位偏差估计的方均根误差（RMSE）小于1°，可进一步提升流星雷达观测数据质量，并适用于雷达系统通道特性的长期持续监测。
本文提出一种基于自适应差分进化协同位置估计的流星雷达多通道相位校准方法。该方法基于到达角估计“坏点”占比、流星高度分布等统计特性构建复合目标函数，采用可变步长的自适应差分进化搜索策略，并协同开展流星余迹到达角与高度信息的迭代估计，可高效获取精确的系统相位校准结果与流星余迹位置估计结果。利用流星雷达一天观测数据（包含18318颗流星余迹）开展的仿真结果表明，该方法平均可在150代以内实现稳定收敛，通道间相位偏差估计的方均根误差（RMSE）小于1°，可进一步提升流星雷达观测数据质量，并适用于雷达系统通道特性的长期持续监测。
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doi: 10.11728/cjss2026-0029
摘要:
尽管前人已对赤道电离异常（Equatorial Ionization Anomaly, EIA）进行了大量研究，但目前对太阳活动中高年不同高度、地方时段EIA发生率（EIA Occurrence Rate, EOR）的全球经度变化和季节变化的研究尚不充分。本文用太阳活动中高年2022~2023年磁静日Swarm卫星的电子密度数据对EOR进行了研究，分析了Swarm-A/C（~462km）和Swarm-B（~510km）卫星高度处不同地方时（Local Time, LT）和季节EOR的经度分布。结果表明：（1）A/C卫星高度处的EOR一般高于B卫星的，18~22LT这种差异更明显。（2）在09~22LT时段，EOR一般呈现出春秋季节最大、夏季最低的季节变化特征。（3）在13~18LT时段，冬季EOR在经度上呈现峰-3结构，而春秋季节和夏季的EOR在经度上呈现峰-4结构。在18~22LT时段，冬季EOR在-50°E有最大值；春秋季节EOR经度上的变化幅度较小；夏季EOR极大值出现在-160°E和5°E附近区域。
尽管前人已对赤道电离异常（Equatorial Ionization Anomaly, EIA）进行了大量研究，但目前对太阳活动中高年不同高度、地方时段EIA发生率（EIA Occurrence Rate, EOR）的全球经度变化和季节变化的研究尚不充分。本文用太阳活动中高年2022~2023年磁静日Swarm卫星的电子密度数据对EOR进行了研究，分析了Swarm-A/C（~462km）和Swarm-B（~510km）卫星高度处不同地方时（Local Time, LT）和季节EOR的经度分布。结果表明：（1）A/C卫星高度处的EOR一般高于B卫星的，18~22LT这种差异更明显。（2）在09~22LT时段，EOR一般呈现出春秋季节最大、夏季最低的季节变化特征。（3）在13~18LT时段，冬季EOR在经度上呈现峰-3结构，而春秋季节和夏季的EOR在经度上呈现峰-4结构。在18~22LT时段，冬季EOR在-50°E有最大值；春秋季节EOR经度上的变化幅度较小；夏季EOR极大值出现在-160°E和5°E附近区域。
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doi: 10.11728/cjss2026-0041
摘要:
随着空间引力波探测计划（如 LISA、天琴、太极）的深入，从复杂的探测器噪声中提取微弱的随机引力波背景信号已成为当前数据处理领域的一项关键挑战。由于空间探测环境的复杂性，仪器噪声与天体物理及宇宙学背景信号在频域内显著重叠，传统采样方法在高维参数空间中面临巨大的计算开销。本文采用序列神经后验估计（SNPE）框架，利用归一化构建了高维观测数据与参数空间之间的条件概率密度估计器，并构建了一个包含背景振幅、频谱指数、混淆噪声及仪器噪声在内的 11 维参数分析模型。实验结果表明，在处理多源叠加信号时，SNPE 得到的后验分布在形态与位置上均与传统 MCMC 采样结果保持一致。通过 Jensen-Shannon 散度量化分析发现，绝大多数参数的JS散度值保持在极低水平（< 0.04），验证了 SNPE 框架在空间引力波背景信号分离与参数估计任务中的可靠性。该方法在保证分析精度的同时，展现了处理高维复杂数据的潜力，为未来空间随机引力波参数估计提供了一种有效的技术路径。
随着空间引力波探测计划（如 LISA、天琴、太极）的深入，从复杂的探测器噪声中提取微弱的随机引力波背景信号已成为当前数据处理领域的一项关键挑战。由于空间探测环境的复杂性，仪器噪声与天体物理及宇宙学背景信号在频域内显著重叠，传统采样方法在高维参数空间中面临巨大的计算开销。本文采用序列神经后验估计（SNPE）框架，利用归一化构建了高维观测数据与参数空间之间的条件概率密度估计器，并构建了一个包含背景振幅、频谱指数、混淆噪声及仪器噪声在内的 11 维参数分析模型。实验结果表明，在处理多源叠加信号时，SNPE 得到的后验分布在形态与位置上均与传统 MCMC 采样结果保持一致。通过 Jensen-Shannon 散度量化分析发现，绝大多数参数的JS散度值保持在极低水平（< 0.04），验证了 SNPE 框架在空间引力波背景信号分离与参数估计任务中的可靠性。该方法在保证分析精度的同时，展现了处理高维复杂数据的潜力，为未来空间随机引力波参数估计提供了一种有效的技术路径。
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doi: 10.11728/cjss2026-0005
摘要:
卫星遥测数据是卫星在轨运行过程中产生的重要数据，全面反映了卫星的运行状态，检测其中异常对维护卫星的安全与稳定运行具有重要意义。针对现有方法在检测卫星遥测参数时存在的局限性，提出了一种基于时频特征分析与对抗训练的异常检测方法，方法通过设计频域注意力机制，有效捕获频域中的周期性模式和异常特征；时域和频域特征协同分析能够有效捕获正常和异常行为的时间演化特征和频谱特征，建立时域特征与频域特征之间的关系，实现对复杂异常模式的全面感知，以简化的Transformer架构为基础，结合对抗训练方法提出了异常检测模型。论文在三个公开基准数据集和科学卫星热控系统遥测数据集上与多个基线模型进行对比试验和消融实验，证明了模型的有效性。本文提出的方法在卫星遥测数据异常检测任务中表现优异，为卫星安全运行提供了有力保障。
卫星遥测数据是卫星在轨运行过程中产生的重要数据，全面反映了卫星的运行状态，检测其中异常对维护卫星的安全与稳定运行具有重要意义。针对现有方法在检测卫星遥测参数时存在的局限性，提出了一种基于时频特征分析与对抗训练的异常检测方法，方法通过设计频域注意力机制，有效捕获频域中的周期性模式和异常特征；时域和频域特征协同分析能够有效捕获正常和异常行为的时间演化特征和频谱特征，建立时域特征与频域特征之间的关系，实现对复杂异常模式的全面感知，以简化的Transformer架构为基础，结合对抗训练方法提出了异常检测模型。论文在三个公开基准数据集和科学卫星热控系统遥测数据集上与多个基线模型进行对比试验和消融实验，证明了模型的有效性。本文提出的方法在卫星遥测数据异常检测任务中表现优异，为卫星安全运行提供了有力保障。
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doi: 10.11728/cjss2025-0222
摘要:
液体运载火箭主发动机关机过程中，贮箱内轴向过载迅速衰减至零，可能导致贮箱内推进剂晃动幅值放大，从而对火箭飞行姿态带来巨大影响。本文建立了轴向过载突降下贮箱推进剂晃动三维数值模型， 系统分析了推进剂在不同初始晃动相位的流动响应差异。研究发现，在轴向过载快速衰减后，推进剂在惯性作用下沿贮箱壁面快速爬升，并可能上冲至贮箱顶部，且初始晃动相位对晃动响应具有直接影响。过载减小至零瞬间的推进剂残余晃动动能是决定后续推进剂流型的关键因素，存在一个最优的关机相位，使得进入微重力滑行段时的晃动动能最小。研究结果可为发动机关机时序设计与推进剂管理策略优化提供参考。
液体运载火箭主发动机关机过程中，贮箱内轴向过载迅速衰减至零，可能导致贮箱内推进剂晃动幅值放大，从而对火箭飞行姿态带来巨大影响。本文建立了轴向过载突降下贮箱推进剂晃动三维数值模型， 系统分析了推进剂在不同初始晃动相位的流动响应差异。研究发现，在轴向过载快速衰减后，推进剂在惯性作用下沿贮箱壁面快速爬升，并可能上冲至贮箱顶部，且初始晃动相位对晃动响应具有直接影响。过载减小至零瞬间的推进剂残余晃动动能是决定后续推进剂流型的关键因素，存在一个最优的关机相位，使得进入微重力滑行段时的晃动动能最小。研究结果可为发动机关机时序设计与推进剂管理策略优化提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2025-0042
摘要:
由于红外小目标尺寸小、信噪比低、对比度弱，且易被背景杂波淹没，使得检测变得异常困难。传统方法依赖于复杂的手工特征设计和超参数调整，适应性和鲁棒性较差。近年来，深度学习技术，尤其是卷积神经网络（CNN），因其强大的特征学习和表示能力，被应用于红外小目标检测，但需要大量精确标注的数据进行训练。本文研究了一种单点监督的红外小目标检测方法，利用标签进化框架和动态上采样器优化网络结构。通过 CNN 的中间预测逐步扩展点标签，获得像素级目标掩码，减少标注成本，同时保持高检测性能。研究贡献包括结合动态上采样器和弱监督红外小目标检测框架，利用“映射退化”现象通过自动回归生成伪标签提高检测精度，以及结合多个数据集参与模型训练和测试，增加模型适应性和鲁棒性。
由于红外小目标尺寸小、信噪比低、对比度弱，且易被背景杂波淹没，使得检测变得异常困难。传统方法依赖于复杂的手工特征设计和超参数调整，适应性和鲁棒性较差。近年来，深度学习技术，尤其是卷积神经网络（CNN），因其强大的特征学习和表示能力，被应用于红外小目标检测，但需要大量精确标注的数据进行训练。本文研究了一种单点监督的红外小目标检测方法，利用标签进化框架和动态上采样器优化网络结构。通过 CNN 的中间预测逐步扩展点标签，获得像素级目标掩码，减少标注成本，同时保持高检测性能。研究贡献包括结合动态上采样器和弱监督红外小目标检测框架，利用“映射退化”现象通过自动回归生成伪标签提高检测精度，以及结合多个数据集参与模型训练和测试，增加模型适应性和鲁棒性。
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doi: 10.11728/cjss2025-0224
摘要:
针对电离层总电子含量（TEC）短期预测中非线性、非平稳特征提取不足及在空间天气扰动下模型鲁棒性弱的问题，本文提出了一种融合小波神经网络（WNN）、长短期记忆网络（LSTM）与复合注意力机制的组合预测模型（WNN-LSTM-Attention）。该模型利用WNN提取TEC序列的局部多尺度特征，利用LSTM捕获其长期时序依赖，并通过复合注意力机制（时间、特征、小波注意力）自适应加权关键信息，实现特征互补与优化。基于中国区域7个GNSS观测站2016-2018年的TEC数据及Dst、Kp指数进行实验。结果表明：组合模型的整体均方根误差（RMSE）为1.19 TECu，较单一LSTM和WNN模型分别降低48.7%和36.3%；在弱、中、强三种磁暴条件下，其平均绝对误差（MAE）相比LSTM平均下降21.1%，相比WNN平均下降12.0%；在季节性预测中亦表现出最优的稳定性和精度。本文模型为提升极端空间天气下电离层TEC的预测精度与鲁棒性提供了有效方法。
针对电离层总电子含量（TEC）短期预测中非线性、非平稳特征提取不足及在空间天气扰动下模型鲁棒性弱的问题，本文提出了一种融合小波神经网络（WNN）、长短期记忆网络（LSTM）与复合注意力机制的组合预测模型（WNN-LSTM-Attention）。该模型利用WNN提取TEC序列的局部多尺度特征，利用LSTM捕获其长期时序依赖，并通过复合注意力机制（时间、特征、小波注意力）自适应加权关键信息，实现特征互补与优化。基于中国区域7个GNSS观测站2016-2018年的TEC数据及Dst、Kp指数进行实验。结果表明：组合模型的整体均方根误差（RMSE）为1.19 TECu，较单一LSTM和WNN模型分别降低48.7%和36.3%；在弱、中、强三种磁暴条件下，其平均绝对误差（MAE）相比LSTM平均下降21.1%，相比WNN平均下降12.0%；在季节性预测中亦表现出最优的稳定性和精度。本文模型为提升极端空间天气下电离层TEC的预测精度与鲁棒性提供了有效方法。
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doi: 10.11728/cjss2026-0056
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面向子午工程空间天气科学数据海量小文件管理与多粒度访问需求，提出一种统一存储与检索方法。该方法采用对象存储承载列式容器，按照数据产品类别与时间分区组织离散文件，在同一容器内协同保存原始文件内容与解析后的结构化记录，并结合元数据索引与容器内部统计裁剪机制，实现文件回溯访问与记录条件检索的统一支撑。基于时间跨度 4 年、总规模约 2.4 TB、记录总数约 151 亿条的真实观测数据开展验证。结果表明，总体压缩率为 29.9%，其中文本类数据压缩率为 46.2%；可解析数值型数据由约 200 万个文件收敛为 93 个容器，单位空间记录承载能力提升约 80%。在并发访问条件下，两类服务均能稳定完成请求处理。该方法可有效缓解对象与元数据管理压力，为同类科学观测数据的统一组织与在线服务提供参考。
面向子午工程空间天气科学数据海量小文件管理与多粒度访问需求，提出一种统一存储与检索方法。该方法采用对象存储承载列式容器，按照数据产品类别与时间分区组织离散文件，在同一容器内协同保存原始文件内容与解析后的结构化记录，并结合元数据索引与容器内部统计裁剪机制，实现文件回溯访问与记录条件检索的统一支撑。基于时间跨度 4 年、总规模约 2.4 TB、记录总数约 151 亿条的真实观测数据开展验证。结果表明，总体压缩率为 29.9%，其中文本类数据压缩率为 46.2%；可解析数值型数据由约 200 万个文件收敛为 93 个容器，单位空间记录承载能力提升约 80%。在并发访问条件下，两类服务均能稳定完成请求处理。该方法可有效缓解对象与元数据管理压力，为同类科学观测数据的统一组织与在线服务提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2026-0052
摘要:
针对星载计算平台在资源受限和抗辐射可靠性方面的双重需求，本文提出了一种面向卷积神经网络推理的 FPGA 软硬件协同容错加速器。该加速器采用 INT8/FP16 混合精度量化，以提升算力密度与计算效率；同时构建了软硬件分级容错机制以增强系统可靠性。其中，软件层通过异构双分支结构和置信度评估器抑制数据通路扰动，硬件层则对控制器、状态机等关键控制逻辑实施三模冗余（TMR）加固，以降低控制通路单点故障带来的影响。实验结果表明，在 XC7VX690T 平台部署 VGG-16 网络时，该加速器吞吐率达到 226.4 GOPS，推理时延为 136.52 ms，底层计算阵列平均有效执行效率达到 81.5%；并在故障注入条件下，系统仍能保持较高的分类准确率，表明所提方法能够满足星载边缘计算场景下对高效、可靠智能推理的应用需求。
针对星载计算平台在资源受限和抗辐射可靠性方面的双重需求，本文提出了一种面向卷积神经网络推理的 FPGA 软硬件协同容错加速器。该加速器采用 INT8/FP16 混合精度量化，以提升算力密度与计算效率；同时构建了软硬件分级容错机制以增强系统可靠性。其中，软件层通过异构双分支结构和置信度评估器抑制数据通路扰动，硬件层则对控制器、状态机等关键控制逻辑实施三模冗余（TMR）加固，以降低控制通路单点故障带来的影响。实验结果表明，在 XC7VX690T 平台部署 VGG-16 网络时，该加速器吞吐率达到 226.4 GOPS，推理时延为 136.52 ms，底层计算阵列平均有效执行效率达到 81.5%；并在故障注入条件下，系统仍能保持较高的分类准确率，表明所提方法能够满足星载边缘计算场景下对高效、可靠智能推理的应用需求。
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doi: 10.11728/cjss2026-0046
摘要:
本文提出了一种基于固定站有源定标器和高度计在轨定标时星地瞬时路径反演电离层TEC（Total Electron Content）的方法。本方法通过地面有源定标器与卫星高度计之间的双频延迟差分测量，在精确校准硬件延迟的基础上，获得了卫星轨道实际传播路径的高精度TEC。与IGS （International GNSS Service）GIM（Global Ionospheric Map）产品对比表明，本方法反演的路径TEC与GIM完整柱TEC存在1~4 TECU系统性差异，直接采用GIM进行高度计电离层改正将引入2~9毫米级别的误差。该研究为高度计电离层延迟改正提供了外部独立验证手段，对提升卫星高度计的在轨定标精度以及测高精度具有重要参考价值。
本文提出了一种基于固定站有源定标器和高度计在轨定标时星地瞬时路径反演电离层TEC（Total Electron Content）的方法。本方法通过地面有源定标器与卫星高度计之间的双频延迟差分测量，在精确校准硬件延迟的基础上，获得了卫星轨道实际传播路径的高精度TEC。与IGS （International GNSS Service）GIM（Global Ionospheric Map）产品对比表明，本方法反演的路径TEC与GIM完整柱TEC存在1~4 TECU系统性差异，直接采用GIM进行高度计电离层改正将引入2~9毫米级别的误差。该研究为高度计电离层延迟改正提供了外部独立验证手段，对提升卫星高度计的在轨定标精度以及测高精度具有重要参考价值。
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doi: 10.11728/cjss2026-0043
摘要:
中间层顶是地球大气响应太阳活动和低层大气波动变化的关键区域，中间层顶温度是理解中高层大气动力过程和气候变化的重要参数，OH气辉的转动温度常被用于监测中间层顶区域的长期变化。为研究该区域温度的长期变化，使用中国兴隆台站（40°24′N，117°35′E）地基红外光谱仪（Ground-Based Infrared Spectrometer，GBIS）在2017-2024年的OH（3-1）气辉光谱数据，通过多光谱全局优化拟合算法反演得到OH气辉的转动温度。研究发现OH（3-1）转动温度呈现出显著的季节性变化，通过分析OH（3-1）气辉的年平均转动温度、振幅和相位的变化，发现OH（3-1）转动温度受到太阳活动的影响显著，这一结果与其年均冬季温度和年均夏季温度的变化趋势一致。
中间层顶是地球大气响应太阳活动和低层大气波动变化的关键区域，中间层顶温度是理解中高层大气动力过程和气候变化的重要参数，OH气辉的转动温度常被用于监测中间层顶区域的长期变化。为研究该区域温度的长期变化，使用中国兴隆台站（40°24′N，117°35′E）地基红外光谱仪（Ground-Based Infrared Spectrometer，GBIS）在2017-2024年的OH（3-1）气辉光谱数据，通过多光谱全局优化拟合算法反演得到OH气辉的转动温度。研究发现OH（3-1）转动温度呈现出显著的季节性变化，通过分析OH（3-1）气辉的年平均转动温度、振幅和相位的变化，发现OH（3-1）转动温度受到太阳活动的影响显著，这一结果与其年均冬季温度和年均夏季温度的变化趋势一致。
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doi: 10.11728/cjss2026-0028
摘要:
遥感光谱探测技术是识别天体表面物质成分与物理状态的重要手段。其中，中红外（Mid-InfraRed, MIR）光谱对矿物晶体结构、化学组成与物理状态具有显著诊断能力。MIR反射光谱中的克里斯琴森特征（Christiansen Feature, CF）、剩余射线带（Reststrahlen Bands, RBs）与透明特征（Transparency Feature, TF）等，共同构成了识别矿物成分与粒径等物理属性的光谱指标体系。目前，MIR反射光谱的实验室测量方式主要包括双锥时漫反射、定向-半球积分反射及显微反射等。然而，受实验条件与样品状态限制，现有矿物识别与粒径预测模型常基于不同方式测量数据建立，这可能导致光谱特征出现系统性偏移与粒径效应差异，进而影响模型的外推适用性。为此，本研究选取月表典型矿物——橄榄石、辉石和斜长石为对象，将其制备为五个特征粒径区间（<26 μm, 26~43 μm, 43~74 μm, 74~125 μm, 125~200 μm）的样品，分别开展单颗粒显微反射、粉末堆积样品双锥式漫反射，以及定向-半球积分反射光谱测试。通过提取并系统对比六类关键MIR光谱参数，本研究定量揭示了方法间光谱参数的偏移规律与粒径依赖性差异，进而明确了显微反射、双锥式漫反射和定向-半球积分反射三种方法在粒径预测与矿物成分识别中的适用范围及数据互用性条件，为遥感光谱模型的构建与解译提供了关键方法学依据。
遥感光谱探测技术是识别天体表面物质成分与物理状态的重要手段。其中，中红外（Mid-InfraRed, MIR）光谱对矿物晶体结构、化学组成与物理状态具有显著诊断能力。MIR反射光谱中的克里斯琴森特征（Christiansen Feature, CF）、剩余射线带（Reststrahlen Bands, RBs）与透明特征（Transparency Feature, TF）等，共同构成了识别矿物成分与粒径等物理属性的光谱指标体系。目前，MIR反射光谱的实验室测量方式主要包括双锥时漫反射、定向-半球积分反射及显微反射等。然而，受实验条件与样品状态限制，现有矿物识别与粒径预测模型常基于不同方式测量数据建立，这可能导致光谱特征出现系统性偏移与粒径效应差异，进而影响模型的外推适用性。为此，本研究选取月表典型矿物——橄榄石、辉石和斜长石为对象，将其制备为五个特征粒径区间（<26 μm, 26~43 μm, 43~74 μm, 74~125 μm, 125~200 μm）的样品，分别开展单颗粒显微反射、粉末堆积样品双锥式漫反射，以及定向-半球积分反射光谱测试。通过提取并系统对比六类关键MIR光谱参数，本研究定量揭示了方法间光谱参数的偏移规律与粒径依赖性差异，进而明确了显微反射、双锥式漫反射和定向-半球积分反射三种方法在粒径预测与矿物成分识别中的适用范围及数据互用性条件，为遥感光谱模型的构建与解译提供了关键方法学依据。
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doi: 10.11728/cjss2026-0026
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低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是毫米波辐射计、雷达和通信接收机系统中的关键前端模块，其噪声性能直接影响系统的灵敏度与动态范围。针对国内缺乏低温工作条件下的毫米波LNA的现状，本文搭建了30~300 K温度范围内的低温性能测试平台，对国产常温毫米波LNA样品进行了低温性能表征。实验结果表明，LNA在低温下表现出显著的性能提升：当温度从300 K下降至80 K时，增益提高约3 dB，噪声温度降低约170 K。结合误差级联模型与波导衰减修正计算，确定国产毫米波LNA的最佳工作温度约为80 K。本研究为国产化W波段LNA在毫米波亚毫米波辐射计系统中的应用提供了可行的实验依据与参数参考。
低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是毫米波辐射计、雷达和通信接收机系统中的关键前端模块，其噪声性能直接影响系统的灵敏度与动态范围。针对国内缺乏低温工作条件下的毫米波LNA的现状，本文搭建了30~300 K温度范围内的低温性能测试平台，对国产常温毫米波LNA样品进行了低温性能表征。实验结果表明，LNA在低温下表现出显著的性能提升：当温度从300 K下降至80 K时，增益提高约3 dB，噪声温度降低约170 K。结合误差级联模型与波导衰减修正计算，确定国产毫米波LNA的最佳工作温度约为80 K。本研究为国产化W波段LNA在毫米波亚毫米波辐射计系统中的应用提供了可行的实验依据与参数参考。
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doi: 10.11728/cjss2025-0070
摘要:
日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection, CME）是引发灾害性空间天气事件的重要现象，动态可视化其传播过程有助于深入理解其物理机制并支持预警。增强现实（Augmented Reality, AR）技术通过虚实融合直观展示CME传播特性，但现有图像特征提取与匹配算法受限于特征表达不足和噪声干扰，难以满足高精度匹配需求。针对这一问题，本文提出基于双域注意力增强融合网络（Dual-Domain Attention Enhanced Fusion Network, DDFN）的CME图像匹配算法。该算法融合卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）的局部感知能力与视觉Transformer（Vision Transformer, ViT）的全局建模优势，引入空间域和通道域注意力机制强化多维度特征表达，结合Simple Contrastive Learning of Representations（SimCLR）对比学习框架提高对噪声和亮度变化的鲁棒性。实验结果显示，DDFN在原始及加噪声数据集上的Top-1匹配准确率分别达到81.76%和68.44%，显著优于其他模型。此外，将该算法成功部署于AR系统，实现了CME图像的高效匹配与动态可视化，提升了CME传播过程研究的可视化水平和特征捕捉能力。未来工作将聚焦模型优化与实际应用拓展，进一步提升空间天气灾害预警技术的精度与实用性。
日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection, CME）是引发灾害性空间天气事件的重要现象，动态可视化其传播过程有助于深入理解其物理机制并支持预警。增强现实（Augmented Reality, AR）技术通过虚实融合直观展示CME传播特性，但现有图像特征提取与匹配算法受限于特征表达不足和噪声干扰，难以满足高精度匹配需求。针对这一问题，本文提出基于双域注意力增强融合网络（Dual-Domain Attention Enhanced Fusion Network, DDFN）的CME图像匹配算法。该算法融合卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）的局部感知能力与视觉Transformer（Vision Transformer, ViT）的全局建模优势，引入空间域和通道域注意力机制强化多维度特征表达，结合Simple Contrastive Learning of Representations（SimCLR）对比学习框架提高对噪声和亮度变化的鲁棒性。实验结果显示，DDFN在原始及加噪声数据集上的Top-1匹配准确率分别达到81.76%和68.44%，显著优于其他模型。此外，将该算法成功部署于AR系统，实现了CME图像的高效匹配与动态可视化，提升了CME传播过程研究的可视化水平和特征捕捉能力。未来工作将聚焦模型优化与实际应用拓展，进一步提升空间天气灾害预警技术的精度与实用性。
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doi: 10.11728/cjss2026-0025
摘要:
水下地磁导航性能高度依赖于高精度地磁参考图，利用航空或海面磁测数据通过向下延拓技术获取水下磁场信息是最经济可行的途径。传统向下延拓方法基于固定等效源位置假设，该先验约束与复杂地质构造真实分布存在本质偏差，在深水区域引入显著系统误差。针对此问题，提出了一种基于全参数联合估计的等效源向下延拓方法。该方法通过等效源位置与磁矩的协同优化，使等效源分布自适应于真实场源特征。采用磁偶极子作为基本单元，利用自动微分技术实现参数联合梯度计算，通过自适应优化算法迭代求解最优配置。仿真实验结果表明，该方法相较于单层固定源法和多层固定源法，延拓精度提升1个数量级以上。该方法为高精度地磁导航参考图生成提供了可靠技术支撑。
水下地磁导航性能高度依赖于高精度地磁参考图，利用航空或海面磁测数据通过向下延拓技术获取水下磁场信息是最经济可行的途径。传统向下延拓方法基于固定等效源位置假设，该先验约束与复杂地质构造真实分布存在本质偏差，在深水区域引入显著系统误差。针对此问题，提出了一种基于全参数联合估计的等效源向下延拓方法。该方法通过等效源位置与磁矩的协同优化，使等效源分布自适应于真实场源特征。采用磁偶极子作为基本单元，利用自动微分技术实现参数联合梯度计算，通过自适应优化算法迭代求解最优配置。仿真实验结果表明，该方法相较于单层固定源法和多层固定源法，延拓精度提升1个数量级以上。该方法为高精度地磁导航参考图生成提供了可靠技术支撑。
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doi: 10.11728/cjss2026-0030
摘要:
大气校正是星载微波辐射计应用的一个关键环节，我国海洋盐度探测卫星成功发射后，有望进一步提升海表盐度探测的精度，这也对大气校正的精度提出了更高要求。在此背景下首次采用神经网络方法对L波段星载微波辐射计大气校正问题进行研究。首先对传统的大气层顶亮温模型进行变换，得到一种新的关于地表亮温的线性大气校正方程，将其斜率和截距作为校正系数进行建模可以提高计算效率和校正精度；其次基于MPM93大气辐射传输模型和ERA5逐小时再分析数据对地表水汽密度和总柱水含量进行敏感度分析，以此优化模型输入参数；然后采用神经网络法对大气校正系数进行参数化建模，得到A-B系数大气校正模型；最后利用Peng模型和SMAP卫星L1B亮温数据对A-B系数模型进行综合测试和验证。结果表明，A-B系数模型与Peng模型吻合良好，其校正亮温与SMAP数据的平均误差约为0.03K，从而验证了该模型的准确性和可靠性，为其后续应用于我国海洋盐度卫星任务的大气校正提供了可靠依据。
大气校正是星载微波辐射计应用的一个关键环节，我国海洋盐度探测卫星成功发射后，有望进一步提升海表盐度探测的精度，这也对大气校正的精度提出了更高要求。在此背景下首次采用神经网络方法对L波段星载微波辐射计大气校正问题进行研究。首先对传统的大气层顶亮温模型进行变换，得到一种新的关于地表亮温的线性大气校正方程，将其斜率和截距作为校正系数进行建模可以提高计算效率和校正精度；其次基于MPM93大气辐射传输模型和ERA5逐小时再分析数据对地表水汽密度和总柱水含量进行敏感度分析，以此优化模型输入参数；然后采用神经网络法对大气校正系数进行参数化建模，得到A-B系数大气校正模型；最后利用Peng模型和SMAP卫星L1B亮温数据对A-B系数模型进行综合测试和验证。结果表明，A-B系数模型与Peng模型吻合良好，其校正亮温与SMAP数据的平均误差约为0.03K，从而验证了该模型的准确性和可靠性，为其后续应用于我国海洋盐度卫星任务的大气校正提供了可靠依据。
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doi: 10.11728/cjss2025-0226
摘要:
新一代空间环境监测仪（SEM）SEM-II搭载于中国风云气象卫星风云三号E星，具备测量30电子伏至300兆电子伏能量范围内多向带电粒子通量、卫星表面电势、传感器辐射剂量及地磁场变化的能力。SEM-II的空间环境监测数据可用于卫星安全设计、科学研究、辐射带模型开发以及空间天气事件监测或灾害预警。本文介绍了SEM-II的仪器特性，阐述了在轨标定算法，通过交叉标定方法对粒子与磁场监测精度进行定量测试，并通过与历史记录对比，对辐射剂量与表面电势监测是否符合空间环境自然规律进行定性验证。同时，也展示了空间天气事件期间仪器各单机的相关响应情况。
新一代空间环境监测仪（SEM）SEM-II搭载于中国风云气象卫星风云三号E星，具备测量30电子伏至300兆电子伏能量范围内多向带电粒子通量、卫星表面电势、传感器辐射剂量及地磁场变化的能力。SEM-II的空间环境监测数据可用于卫星安全设计、科学研究、辐射带模型开发以及空间天气事件监测或灾害预警。本文介绍了SEM-II的仪器特性，阐述了在轨标定算法，通过交叉标定方法对粒子与磁场监测精度进行定量测试，并通过与历史记录对比，对辐射剂量与表面电势监测是否符合空间环境自然规律进行定性验证。同时，也展示了空间天气事件期间仪器各单机的相关响应情况。
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doi: 10.11728/cjss2025-0185
摘要:
木星作为太阳系中典型气态巨行星，其大气成分承载着太阳系早期演化的重要信息。本文基于X射线掩星探测原理，利用天蝎座X-1作为辐射源，研究X射线在木星大气中的消光过程。通过建立一维前向辐射传输模型，结合Photochem生成的大气密度廓线和XCOM数据库中的吸收截面，计算大气透过率，并采用XSPEC模拟天蝎座X-1的辐射光谱，系统分析了透射谱、光变曲线和能谱的衰减特征。研究结果表明，随着光子能量从0.1 keV增至500 keV，X射线穿透深度逐渐增加，光子最低可达139 km。对光变曲线分析表明，高能光子消光的起始和结束高度均低于低能光子；对能谱分析表明，低能光子衰减更为显著，且衰减程度随高度降低而增强。基于NICER探测器响应矩阵的模拟表明，增加探测模块数量可以提高光子接收数，使用4个类NICER探测模块时，可探测到光子的最低高度降至183.5 km。本研究为我国计划于2030年左右发射的“天问四号”木星系探测任务的载荷设计提供理论依据，并为木星高层大气探测开辟新的技术途径。
木星作为太阳系中典型气态巨行星，其大气成分承载着太阳系早期演化的重要信息。本文基于X射线掩星探测原理，利用天蝎座X-1作为辐射源，研究X射线在木星大气中的消光过程。通过建立一维前向辐射传输模型，结合Photochem生成的大气密度廓线和XCOM数据库中的吸收截面，计算大气透过率，并采用XSPEC模拟天蝎座X-1的辐射光谱，系统分析了透射谱、光变曲线和能谱的衰减特征。研究结果表明，随着光子能量从0.1 keV增至500 keV，X射线穿透深度逐渐增加，光子最低可达139 km。对光变曲线分析表明，高能光子消光的起始和结束高度均低于低能光子；对能谱分析表明，低能光子衰减更为显著，且衰减程度随高度降低而增强。基于NICER探测器响应矩阵的模拟表明，增加探测模块数量可以提高光子接收数，使用4个类NICER探测模块时，可探测到光子的最低高度降至183.5 km。本研究为我国计划于2030年左右发射的“天问四号”木星系探测任务的载荷设计提供理论依据，并为木星高层大气探测开辟新的技术途径。
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doi: 10.11728/cjss2025-0100
摘要:
冰冻圈在气候系统及多圈层相互作用中具有重要影响,冰盖、海冰、积雪、冻土等冰冻圈关键要素是全球气候变化的记录器和主要驱动因素，以亚洲高山区为核心的水塔区冰川储量变化对我国下游大江大河径流补给功能影响显著。微波探测具有穿透强、对水的分布和变化敏感和不受光照限制等优势，可穿透冰盖表面以下数米到数千米的次表层，通过探测冰下物质的辐射与散射特性，反演冰盖次表层的分层结构、温度廓线、密实度和介电常数等信息。本项目研制了P/L双频超宽带主被动微波冰川探测仪，P波段微波能穿透冰盖表面以下数米到数千米的冰盖，L波段微波适合探测冰盖表面积雪信息，结合超宽带线性调频脉冲压缩体制提供的高分辨率和强探测性，能够实现对冰川辐射与散射特性的精细测量。通过2024年在老虎沟12号冰川和古里雅冰川开展的机载飞行试验，证明P波段信号具有冰川探深能力，冰下穿透距离超过370米，L波段信号在冰表和浅层冰处提供了更丰富的分层信息，探测深度可超过100米，冰深计算方面，通过实测数据建立仿真模型，计算得到冰芯位置冰深约309.81米，与冰芯长度309.73米深度相差0.08m，辐射亮温也表现出与海拔和冰川体积的相关性，为未来南北极冰川探测、星载冰冻圈探测方面提供数据依据和模型基础。
冰冻圈在气候系统及多圈层相互作用中具有重要影响,冰盖、海冰、积雪、冻土等冰冻圈关键要素是全球气候变化的记录器和主要驱动因素，以亚洲高山区为核心的水塔区冰川储量变化对我国下游大江大河径流补给功能影响显著。微波探测具有穿透强、对水的分布和变化敏感和不受光照限制等优势，可穿透冰盖表面以下数米到数千米的次表层，通过探测冰下物质的辐射与散射特性，反演冰盖次表层的分层结构、温度廓线、密实度和介电常数等信息。本项目研制了P/L双频超宽带主被动微波冰川探测仪，P波段微波能穿透冰盖表面以下数米到数千米的冰盖，L波段微波适合探测冰盖表面积雪信息，结合超宽带线性调频脉冲压缩体制提供的高分辨率和强探测性，能够实现对冰川辐射与散射特性的精细测量。通过2024年在老虎沟12号冰川和古里雅冰川开展的机载飞行试验，证明P波段信号具有冰川探深能力，冰下穿透距离超过370米，L波段信号在冰表和浅层冰处提供了更丰富的分层信息，探测深度可超过100米，冰深计算方面，通过实测数据建立仿真模型，计算得到冰芯位置冰深约309.81米，与冰芯长度309.73米深度相差0.08m，辐射亮温也表现出与海拔和冰川体积的相关性，为未来南北极冰川探测、星载冰冻圈探测方面提供数据依据和模型基础。
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doi: 10.11728/cjss2025-0106
摘要:
月球磁场研究对揭示行星磁场演化规律、完善行星科学理论体系意义重大。嫦娥七号任务中，巡视器搭载的磁通门磁强计是获取月球表面磁场数据的核心设备，为保障其测量精度，开展系统性地面标定和测试工作至关重要。本研究针对磁强计线性度、噪声与分辨率、矢量测量误差及温度稳定性等关键性能指标，采用多种针对性方法进行标定。地面标定和测试结果表明，两个探头三分量量程均达 ±2000 nT 设计要求，线性误差优于 0.34nT；各轴噪声密度低于5pT/√Hz@1Hz；非正交度校正至 20" 以内，刻度因子误差优于 0.03%；零偏温漂小于 0.01 nT/℃，比例因子温漂残差换算后的磁场误差小于 0.001 nT。上述标定工作显著提升了磁强计的测量精度与可靠性。研究成果为嫦娥七号月球南极磁场探测任务提供了坚实技术保障，有助于深入探究月球表面磁异常形成机制与磁场演化历史，同时为后续深空磁场探测任务的仪器标定提供了重要的技术参考与实践经验。
月球磁场研究对揭示行星磁场演化规律、完善行星科学理论体系意义重大。嫦娥七号任务中，巡视器搭载的磁通门磁强计是获取月球表面磁场数据的核心设备，为保障其测量精度，开展系统性地面标定和测试工作至关重要。本研究针对磁强计线性度、噪声与分辨率、矢量测量误差及温度稳定性等关键性能指标，采用多种针对性方法进行标定。地面标定和测试结果表明，两个探头三分量量程均达 ±2000 nT 设计要求，线性误差优于 0.34nT；各轴噪声密度低于5pT/√Hz@1Hz；非正交度校正至 20" 以内，刻度因子误差优于 0.03%；零偏温漂小于 0.01 nT/℃，比例因子温漂残差换算后的磁场误差小于 0.001 nT。上述标定工作显著提升了磁强计的测量精度与可靠性。研究成果为嫦娥七号月球南极磁场探测任务提供了坚实技术保障，有助于深入探究月球表面磁异常形成机制与磁场演化历史，同时为后续深空磁场探测任务的仪器标定提供了重要的技术参考与实践经验。
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doi: 10.11728/cjss2026-0012
摘要:
磁芯材料的磁滞特性直接决定磁通门传感器的性能极限。针对现有研究缺乏标准化材料对比数据及仿真所需的Jiles-Atherton模型参数普遍缺失的问题，本文构建了从磁滞参数辨识到传感器性能仿真的完整评价体系。首先，利用Sobol全局灵敏度分析量化了微观参数对宏观磁特性的控制机理；其次，提出一种物理约束引导的混合优化J-A参数辨识算法，其计算效率较传统差分进化方法提升约16倍；在此基础上，搭建磁通门有限元仿真平台，建立了涵盖7种主流软磁材料的仿真参数库，并以文献实验数据验证其预测能力。利用该参数库，本文在统一激励条件下定量对比了不同材料的灵敏度特性，并揭示了磁芯微型化过程中不同磁导率材料的尺寸衰减趋同规律。该工作为磁通门传感器的材料优选与结构优化提供了定量化工具。
磁芯材料的磁滞特性直接决定磁通门传感器的性能极限。针对现有研究缺乏标准化材料对比数据及仿真所需的Jiles-Atherton模型参数普遍缺失的问题，本文构建了从磁滞参数辨识到传感器性能仿真的完整评价体系。首先，利用Sobol全局灵敏度分析量化了微观参数对宏观磁特性的控制机理；其次，提出一种物理约束引导的混合优化J-A参数辨识算法，其计算效率较传统差分进化方法提升约16倍；在此基础上，搭建磁通门有限元仿真平台，建立了涵盖7种主流软磁材料的仿真参数库，并以文献实验数据验证其预测能力。利用该参数库，本文在统一激励条件下定量对比了不同材料的灵敏度特性，并揭示了磁芯微型化过程中不同磁导率材料的尺寸衰减趋同规律。该工作为磁通门传感器的材料优选与结构优化提供了定量化工具。
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doi: 10.11728/cjss2025-0230
摘要:
本文旨在揭示中热层（160km）大气潮汐的季节性演变特征，填补110~200km“热层缺口”区域观测的空白。基于NASA GOLD任务2019—2023年的地球静止轨道观测数据，本文利用波数谱分析方法和加权最小二乘拟合，从温度场中提取了非迁移日潮（DE3）的振幅与相位时空序列，并结合经验正交函数（EOF）分解解析其主导模态。研究结果表明，160km高度DE3潮汐表现出显著区别于中间层和低热层（mesosphere and lower thermosphere，MLT）的季节性特征，其振幅峰值稳定锁定在秋分（9—11月）之后。2021年秋季出现的爆发性增强及相位突变，揭示了该高度潮汐动力学过程的非线性与复杂性。EOF分析进一步证实DE3信号并非由单一模态主导，而是由赤道对称模态与半球非对称调节模态共同构建。本文验证了秋季峰值结构是该高度潮汐固有的气候学属性，为理解非迁移潮汐的传播机制提供了关键观测依据。
本文旨在揭示中热层（160km）大气潮汐的季节性演变特征，填补110~200km“热层缺口”区域观测的空白。基于NASA GOLD任务2019—2023年的地球静止轨道观测数据，本文利用波数谱分析方法和加权最小二乘拟合，从温度场中提取了非迁移日潮（DE3）的振幅与相位时空序列，并结合经验正交函数（EOF）分解解析其主导模态。研究结果表明，160km高度DE3潮汐表现出显著区别于中间层和低热层（mesosphere and lower thermosphere，MLT）的季节性特征，其振幅峰值稳定锁定在秋分（9—11月）之后。2021年秋季出现的爆发性增强及相位突变，揭示了该高度潮汐动力学过程的非线性与复杂性。EOF分析进一步证实DE3信号并非由单一模态主导，而是由赤道对称模态与半球非对称调节模态共同构建。本文验证了秋季峰值结构是该高度潮汐固有的气候学属性，为理解非迁移潮汐的传播机制提供了关键观测依据。
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doi: 10.11728/cjss2026-0040
摘要:
空间引力波探测任务预期将探测到具有统计显著性的引力波透镜事件群体，为宇宙学参数测量与基础物理检验开辟新的观测窗口。在毫赫兹频段，引力波波长可与典型透镜体的施瓦西半径相当，从而使波动光学效应在透镜化信号中占据重要地位。面对未来观测中大规模候选事件的快速筛选需求，传统匹配滤波与贝叶斯参数估计方法往往计算开销较高，难以直接满足高效预处理与快速分析的实际需求。本文提出一种基于扩展长短期记忆网络的透镜化引力波识别方法，通过对白化后的空间引力波探测器 TDI A 与 E 双通道频域数据进行序列建模，利用可扩展的矩阵记忆结构捕捉跨越整个毫赫兹频带的弱振幅衍射与干涉调制特征。实验结果表明，该方法在混合透镜数据集上的分类性能达到 AUC>0.99，并在低误报率工作区间相较基线 LSTM 模型表现出更高的检出能力。在点质量透镜与奇异等温球等典型透镜模型以及低信噪比条件下，模型性能均保持稳定，体现出良好的跨模型泛化能力与鲁棒性。由于推断阶段计算开销较低，该方法可作为未来空间引力波透镜候选事件搜索的高效预筛选工具，为后续精细参数估计与物理分析提供支持。
空间引力波探测任务预期将探测到具有统计显著性的引力波透镜事件群体，为宇宙学参数测量与基础物理检验开辟新的观测窗口。在毫赫兹频段，引力波波长可与典型透镜体的施瓦西半径相当，从而使波动光学效应在透镜化信号中占据重要地位。面对未来观测中大规模候选事件的快速筛选需求，传统匹配滤波与贝叶斯参数估计方法往往计算开销较高，难以直接满足高效预处理与快速分析的实际需求。本文提出一种基于扩展长短期记忆网络的透镜化引力波识别方法，通过对白化后的空间引力波探测器 TDI A 与 E 双通道频域数据进行序列建模，利用可扩展的矩阵记忆结构捕捉跨越整个毫赫兹频带的弱振幅衍射与干涉调制特征。实验结果表明，该方法在混合透镜数据集上的分类性能达到 AUC>0.99，并在低误报率工作区间相较基线 LSTM 模型表现出更高的检出能力。在点质量透镜与奇异等温球等典型透镜模型以及低信噪比条件下，模型性能均保持稳定，体现出良好的跨模型泛化能力与鲁棒性。由于推断阶段计算开销较低，该方法可作为未来空间引力波透镜候选事件搜索的高效预筛选工具，为后续精细参数估计与物理分析提供支持。
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doi: 10.11728/cjss2026-0033
摘要:
主被动联合探测微波成像仪（MICAP）作为HY-4A海洋盐度探测卫星的主载荷之一，通过采用L, C, K三波段综合孔径微波辐射计与L波段微波散射计一体化的系统设计方案，实现了对海表盐度、海面温度及海面风场的高精度探测。其中主被动设备共用一副抛物柱面反射面天线，天线方向图的准确性和稳定性是决定综合孔径辐射计成像性能的关键要素。然而在轨运行过程中，天线结构的热致变形会导致天线方向图在轨状态与地面实验实测状态之间产生偏差，并通过影响系统响应矩阵在亮温重建中引入系统误差。传统的热–结构–电磁耦合分析方法通常需要对变形后的反射面进行高保真的结构建模和有限元分析，并在此基础上开展电磁仿真。然而，这类方法计算开销大，难以满足星载综合孔径辐射计系统快速端到端的性能评估需求。为克服上述问题，本文提出一种用于抛物柱面反射面热致变形建模的刚体位移等效算法，并将其应用于MICAP载荷的L波段辐射计。该方法通过将热致变形等效为刚体运动，对理论反射面施加平移与旋转，当等效面与实际变形面之间的均方根残差小于天线工作波段波长的千分之一时认为拟合成功。然后基于该等效模型得到的天线方向图用于辐射计的亮温重建，从而实现从热载荷到亮温重建的快速端到端评估。此外，本文还对两个关键自由度开展灵敏度分析，以定量评估其对亮温重建精度的影响。
主被动联合探测微波成像仪（MICAP）作为HY-4A海洋盐度探测卫星的主载荷之一，通过采用L, C, K三波段综合孔径微波辐射计与L波段微波散射计一体化的系统设计方案，实现了对海表盐度、海面温度及海面风场的高精度探测。其中主被动设备共用一副抛物柱面反射面天线，天线方向图的准确性和稳定性是决定综合孔径辐射计成像性能的关键要素。然而在轨运行过程中，天线结构的热致变形会导致天线方向图在轨状态与地面实验实测状态之间产生偏差，并通过影响系统响应矩阵在亮温重建中引入系统误差。传统的热–结构–电磁耦合分析方法通常需要对变形后的反射面进行高保真的结构建模和有限元分析，并在此基础上开展电磁仿真。然而，这类方法计算开销大，难以满足星载综合孔径辐射计系统快速端到端的性能评估需求。为克服上述问题，本文提出一种用于抛物柱面反射面热致变形建模的刚体位移等效算法，并将其应用于MICAP载荷的L波段辐射计。该方法通过将热致变形等效为刚体运动，对理论反射面施加平移与旋转，当等效面与实际变形面之间的均方根残差小于天线工作波段波长的千分之一时认为拟合成功。然后基于该等效模型得到的天线方向图用于辐射计的亮温重建，从而实现从热载荷到亮温重建的快速端到端评估。此外，本文还对两个关键自由度开展灵敏度分析，以定量评估其对亮温重建精度的影响。
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doi: 10.11728/cjss2025-0245
摘要:
太空制造技术在深空探测领域具有重要应用价值，是各航天大国竞相发展的先进技术。目前，非金属材料的太空制造已经实现，然而金属材料的太空制造仍存在材料成形过程的复杂控制、载荷能耗限制等多重难题。如何选择最优的技术路线、工艺参数，以及如何设计微重力实验成为解决金属材料太空制造的关键挑战。本文介绍了目前在微重力环境下开展的金属增材制造实验和研究，分析了金属材料微重力增材制造面临的困境和难点。着重探讨了面向空间应用可行且具有发展前景的先进制造工艺，并从金属材料体系研究、关键技术突破以及工程应用前景三个方面对未来发展方向进行了探讨，以期为金属材料太空制造技术的发展提供参考。
太空制造技术在深空探测领域具有重要应用价值，是各航天大国竞相发展的先进技术。目前，非金属材料的太空制造已经实现，然而金属材料的太空制造仍存在材料成形过程的复杂控制、载荷能耗限制等多重难题。如何选择最优的技术路线、工艺参数，以及如何设计微重力实验成为解决金属材料太空制造的关键挑战。本文介绍了目前在微重力环境下开展的金属增材制造实验和研究，分析了金属材料微重力增材制造面临的困境和难点。着重探讨了面向空间应用可行且具有发展前景的先进制造工艺，并从金属材料体系研究、关键技术突破以及工程应用前景三个方面对未来发展方向进行了探讨，以期为金属材料太空制造技术的发展提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2025-0193
摘要:
X射线及软射线偏振探测能够帮助我们了解致密天体辐射区几何、磁场结构、辐射机制、传播路径上的环境等方面的信息，是进行高能天体物理研究的一种探针。宽波段X射线能谱与偏振望远镜能够实现3~500keV能量范围的偏振测量，预期填补硬X射线及软 射线的高灵敏度偏振探测空白。大视场软 偏振探测仪是该望远镜上的一个重要载荷，其能量覆盖范围为50~500keV，由塑料闪烁体和CsI组成。我们通过使用Geant4对大视场软 偏振探测仪进行了物理模拟，模拟结果显示其探测效率大于15%，最小可测偏振度为8%。
X射线及软射线偏振探测能够帮助我们了解致密天体辐射区几何、磁场结构、辐射机制、传播路径上的环境等方面的信息，是进行高能天体物理研究的一种探针。宽波段X射线能谱与偏振望远镜能够实现3~500keV能量范围的偏振测量，预期填补硬X射线及软 射线的高灵敏度偏振探测空白。大视场软 偏振探测仪是该望远镜上的一个重要载荷，其能量覆盖范围为50~500keV，由塑料闪烁体和CsI组成。我们通过使用Geant4对大视场软 偏振探测仪进行了物理模拟，模拟结果显示其探测效率大于15%，最小可测偏振度为8%。
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doi: 10.11728/cjss2025-0248
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L波段太阳射电剧烈爆发事件是影响导航通信稳定的潜在因素之一。为此，中国科学院云南天文台与国家空间科学中心针对性的研制了廊坊L&S波段精密太阳射电流量望远镜，对L波段8个频点和S波段的2840MHz（即F10.7指数）进行了实时监测。在本系统中采用了实时定标技术，实时切换天线和匹配负载接入接收机，将天线输入信号与50Ω匹配负载的噪声功率差值作为观测数据，降低了由于温度等影响带来的接收机增益变化，提高了观测数据稳定性。该望远镜目前运行状态良好，通过1333天的连续观测，其重要空间天气指标数据F10.7与国际数据对比，其相关性0.95，并在此期间捕捉到多次太阳射电爆发对导航信号的影响事件。验证了射电望远镜在空间天气关键指数监测领域的效能，为未来面向空间天气用户的长期服务提供技术支撑。
L波段太阳射电剧烈爆发事件是影响导航通信稳定的潜在因素之一。为此，中国科学院云南天文台与国家空间科学中心针对性的研制了廊坊L&S波段精密太阳射电流量望远镜，对L波段8个频点和S波段的2840MHz（即F10.7指数）进行了实时监测。在本系统中采用了实时定标技术，实时切换天线和匹配负载接入接收机，将天线输入信号与50Ω匹配负载的噪声功率差值作为观测数据，降低了由于温度等影响带来的接收机增益变化，提高了观测数据稳定性。该望远镜目前运行状态良好，通过1333天的连续观测，其重要空间天气指标数据F10.7与国际数据对比，其相关性0.95，并在此期间捕捉到多次太阳射电爆发对导航信号的影响事件。验证了射电望远镜在空间天气关键指数监测领域的效能，为未来面向空间天气用户的长期服务提供技术支撑。
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doi: 10.11728/cjss2025-0234
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全天空相机鱼眼镜头的固有畸变会显著改变像素坐标与真实方位角和天顶角的映射关系，需要通过高质量的训练星点进行几何校正才能进行物理分析。由于镜头校正模型的初值敏感性，传统的基于人工标注或规则匹配的校准方法存在效率与准确性难以兼顾的问题，本文提出了一种基于星座识别的全天空相机自动校准方法。该方法首先通过深度学习技术自动构建高质量训练星点来初始化镜头校正模型，再通过逐步扩展训练星点迭代提升镜头校正模型的精度。在子午工程兴隆站全天空气辉成像仪的观测数据上实验显示，星座识别mAP50-95 达到0.985，由星座初始化的镜头几何校正最终方位角与天顶角校正误差均在2' 以内，显著优于传统基于距离匹配的方案45' 以内。本研究为全天空相机的自动化校准提供了一种高效且高精度的解决方案。
全天空相机鱼眼镜头的固有畸变会显著改变像素坐标与真实方位角和天顶角的映射关系，需要通过高质量的训练星点进行几何校正才能进行物理分析。由于镜头校正模型的初值敏感性，传统的基于人工标注或规则匹配的校准方法存在效率与准确性难以兼顾的问题，本文提出了一种基于星座识别的全天空相机自动校准方法。该方法首先通过深度学习技术自动构建高质量训练星点来初始化镜头校正模型，再通过逐步扩展训练星点迭代提升镜头校正模型的精度。在子午工程兴隆站全天空气辉成像仪的观测数据上实验显示，星座识别mAP50-95 达到0.985，由星座初始化的镜头几何校正最终方位角与天顶角校正误差均在2' 以内，显著优于传统基于距离匹配的方案45' 以内。本研究为全天空相机的自动化校准提供了一种高效且高精度的解决方案。
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doi: 10.11728/cjss2025-0173
摘要:
热带气旋等强对流天气过程中常伴随着强降雨，准确反演高时空分辨率的海面降雨率对防灾减灾、数值模拟预报以及台风精细结构的研究具有重要意义。本文基于云雨大气辐射传输模型，利用最小二乘法，构建了一种适用于热带气旋条件下的海面降雨率反演方法。针对发射率模型在中高风速区间（25 ~ 45 m·s-1）发射率高估的问题，在FASTEM-5模型中引入了与风速相关的发射率修正项，修正后的模型在中高风速区间内更接近利用SFMR观测数据计算的发射率，平均误差绝对值小于0.02。将氧气、水汽和云水的背景大气吸收作用加入到辐射传输计算中，结合修正后的发射率模型进行亮温模拟。结果表明，模拟亮温与观测亮温的平均偏差在 -1.56 ~ -2.14 K 范围内，标准差为1.64 ~ 1.87K。选取了2014 ~ 2023 年期间多个热带气旋的 SFMR 飞行观测资料进行反演，降雨率反演的RMSE为2.54 mm·h-1，相关系数为0.915，可见反演方法在台风降雨反演时具有良好的稳定性与精度。
热带气旋等强对流天气过程中常伴随着强降雨，准确反演高时空分辨率的海面降雨率对防灾减灾、数值模拟预报以及台风精细结构的研究具有重要意义。本文基于云雨大气辐射传输模型，利用最小二乘法，构建了一种适用于热带气旋条件下的海面降雨率反演方法。针对发射率模型在中高风速区间（25 ~ 45 m·s-1）发射率高估的问题，在FASTEM-5模型中引入了与风速相关的发射率修正项，修正后的模型在中高风速区间内更接近利用SFMR观测数据计算的发射率，平均误差绝对值小于0.02。将氧气、水汽和云水的背景大气吸收作用加入到辐射传输计算中，结合修正后的发射率模型进行亮温模拟。结果表明，模拟亮温与观测亮温的平均偏差在 -1.56 ~ -2.14 K 范围内，标准差为1.64 ~ 1.87K。选取了2014 ~ 2023 年期间多个热带气旋的 SFMR 飞行观测资料进行反演，降雨率反演的RMSE为2.54 mm·h-1，相关系数为0.915，可见反演方法在台风降雨反演时具有良好的稳定性与精度。
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doi: 10.11728/cjss2025-0241
摘要:
地–电离层波导第一截止频率是表征低电离层 D 区有效反射高度的关键参数，其提取结果对方法选择高度敏感。本文基于 DEMETER 卫星 2006–2009 年夜间 VLF 电场功率谱数据，系统比较了截止频率提取中的关键技术方案，包括 Toledo 局部极小值法与 V 形判据法、先检测后平均与先平均后检测两种统计顺序，以及连续点合并策略。以中太平洋海域 55°N–55°S 范围内 7 个代表性纬度网格为例，评估不同方案的检测性能及其对反射高度估计的影响。结果表明，Toledo 方法检测覆盖率较高但正确率较低（26.4%），V 形判据法检测数量较少但正确率显著更高（66.8%）；先平均后检测策略在高纬区域失效，并导致截止频率系统性低估 15–40 Hz；连续点合并策略对结果影响较小（约 12 Hz）。采用 V 形判据法并结合先检测后平均与合并策略反演得到的全球 VLF 反射高度分布显示，海洋区域反射高度低于陆地，赤道大西洋和印度洋存在持续性低反射高度带，中高纬地区具有显著的季节变化。综合分析认为，V 形判据法结合先检测后平均策略更适用于截止频率及低电离层 D 区反射高度的气候学研究。
地–电离层波导第一截止频率是表征低电离层 D 区有效反射高度的关键参数，其提取结果对方法选择高度敏感。本文基于 DEMETER 卫星 2006–2009 年夜间 VLF 电场功率谱数据，系统比较了截止频率提取中的关键技术方案，包括 Toledo 局部极小值法与 V 形判据法、先检测后平均与先平均后检测两种统计顺序，以及连续点合并策略。以中太平洋海域 55°N–55°S 范围内 7 个代表性纬度网格为例，评估不同方案的检测性能及其对反射高度估计的影响。结果表明，Toledo 方法检测覆盖率较高但正确率较低（26.4%），V 形判据法检测数量较少但正确率显著更高（66.8%）；先平均后检测策略在高纬区域失效，并导致截止频率系统性低估 15–40 Hz；连续点合并策略对结果影响较小（约 12 Hz）。采用 V 形判据法并结合先检测后平均与合并策略反演得到的全球 VLF 反射高度分布显示，海洋区域反射高度低于陆地，赤道大西洋和印度洋存在持续性低反射高度带，中高纬地区具有显著的季节变化。综合分析认为，V 形判据法结合先检测后平均策略更适用于截止频率及低电离层 D 区反射高度的气候学研究。
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doi: 10.11728/cjss2026-0039
摘要:
旋转扫描微波散射计具有观测刈幅宽、系统结构简单、经济的特点，广泛应用于现代海面风场遥感。然而，传统微波散射计一般采用真实孔径雷达工作体制，难以获取高空间分辨率的地表后向散射测量数据。为此，本文以机载平台为例提出了一种基于多普勒波束锐化（Doppler Beam Sharpening， DBS）技术的旋转扫描微波散射计的高空间分辨率信号处理方案，旨在实现高空间分辨率与宽观测刈幅的一体化测量。通过构建涵盖信号收发、脉冲压缩、多普勒锐化等步骤的信号级仿真流程，探究了旋转扫描微波散射计的空间分辨率随扫描方位角变化的特性。结果表明，DBS技术可以使该散射计>74%观测刈幅内的空间分辨率提升至传统方法的10倍以上。然后，利用数值模拟定量分析了信噪比对DBS“成像”质量的影响，为定量化遥感应用提供支撑。本研究虽基于机载平台展开，却为星载旋转扫描微波散射计突破中尺度局限、迈向亚中尺度遥感，提供了关键的算法支撑与验证。
旋转扫描微波散射计具有观测刈幅宽、系统结构简单、经济的特点，广泛应用于现代海面风场遥感。然而，传统微波散射计一般采用真实孔径雷达工作体制，难以获取高空间分辨率的地表后向散射测量数据。为此，本文以机载平台为例提出了一种基于多普勒波束锐化（Doppler Beam Sharpening， DBS）技术的旋转扫描微波散射计的高空间分辨率信号处理方案，旨在实现高空间分辨率与宽观测刈幅的一体化测量。通过构建涵盖信号收发、脉冲压缩、多普勒锐化等步骤的信号级仿真流程，探究了旋转扫描微波散射计的空间分辨率随扫描方位角变化的特性。结果表明，DBS技术可以使该散射计>74%观测刈幅内的空间分辨率提升至传统方法的10倍以上。然后，利用数值模拟定量分析了信噪比对DBS“成像”质量的影响，为定量化遥感应用提供支撑。本研究虽基于机载平台展开，却为星载旋转扫描微波散射计突破中尺度局限、迈向亚中尺度遥感，提供了关键的算法支撑与验证。
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doi: 10.11728/cjss2026-0032
摘要:
电离层的影响是低频射电天文数据处理过程中面临的主要挑战之一。由于电离层对射电信号产生的吸收、散射、法拉第旋转等影响，会使得地面望远镜获得的观测图像中目标源的位置发生偏移，低频段影响尤其显著。本文首先设计了一个基于AE模型的全连接网络，用于分类望远镜观测图像的好图和坏图。进而，开发了一种基于无监督学习的太阳位置识别，跟踪和校正算法。通过目标跟踪与校正网络，结合多次迭代验证模型，实现对受电离层影响发生目标源位置偏移的视频图像，进行位置校正。对 LOFAR 太阳图像序列（105 个视频，23,292 张图像；频率范围 19.9–78.5 MHz）进行的实验表明，所提出的算法能够有效纠正电离层位置偏差，平均在 7.17 次迭代内收敛，处理速度为 6.18 帧每秒（fps）。
电离层的影响是低频射电天文数据处理过程中面临的主要挑战之一。由于电离层对射电信号产生的吸收、散射、法拉第旋转等影响，会使得地面望远镜获得的观测图像中目标源的位置发生偏移，低频段影响尤其显著。本文首先设计了一个基于AE模型的全连接网络，用于分类望远镜观测图像的好图和坏图。进而，开发了一种基于无监督学习的太阳位置识别，跟踪和校正算法。通过目标跟踪与校正网络，结合多次迭代验证模型，实现对受电离层影响发生目标源位置偏移的视频图像，进行位置校正。对 LOFAR 太阳图像序列（105 个视频，23,292 张图像；频率范围 19.9–78.5 MHz）进行的实验表明，所提出的算法能够有效纠正电离层位置偏差，平均在 7.17 次迭代内收敛，处理速度为 6.18 帧每秒（fps）。
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doi: 10.11728/cjss2026-0015
摘要:
季节性闪光现象是地球同步轨道（GEO）卫星独特的一种现象，得益于太阳光照条件和卫星太阳能帆板的运动特点产生。利用两颗地球同步卫星秋分后的闪光现象，总结分析GEO卫星闪光的特点和闪光产生的原因，阐述卫星闪光的原理，并基于闪光现象的峰值特征分析卫星太阳帆板的offset，通过闪光前后的光度曲线比较，分析闪光前后的光度变化规律。最后分析了不同卫星的闪光强度，定量比较了不同卫星的闪光强度差异。分析结果可为目标的观测提供指导，同时为目标的特性分析提供参考。
季节性闪光现象是地球同步轨道（GEO）卫星独特的一种现象，得益于太阳光照条件和卫星太阳能帆板的运动特点产生。利用两颗地球同步卫星秋分后的闪光现象，总结分析GEO卫星闪光的特点和闪光产生的原因，阐述卫星闪光的原理，并基于闪光现象的峰值特征分析卫星太阳帆板的offset，通过闪光前后的光度曲线比较，分析闪光前后的光度变化规律。最后分析了不同卫星的闪光强度，定量比较了不同卫星的闪光强度差异。分析结果可为目标的观测提供指导，同时为目标的特性分析提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2026-0011
摘要:
电离层F2层3000km传输因子M(3000)F2是支撑高频（High Frequency, HF）通信选频和系统效能评估的关键参数，其准确预测对HF通信具有重要意义。为了进一步提升M(3000)F2的预测精度，本研究基于统计机器学习（Statistical Machine Learning, SML），构建了一种高精度的M(3000)F2预测模型。所建模型通过谐波分解捕捉M(3000)F2的非线性动态变化规律，并依据分层阻断验证策略，按太阳活动水平分层抽取验证样本，使得该模型在不同太阳活动水平下均具备优秀的泛化能力。以中纬度地区9个电离层观测站在1996-2024年间的观测数据为基础，本研究系统评估了F10.7、太阳黑子数、Lyman-α、MgII和EUV这5种太阳活动指数的独立及联合预测效能，最终筛选出以Lyman-α指数、月份和世界时作为输入变量的最优模型配置。结果表明，相较于国际参考电离层模型，本研究所建模型的平均绝对误差、均方根误差和决定系数分别减少0.05、0.08和0.39，性能分别提升38.46%、42.11%和48.15%，实现了高精度的M(3000)F2预测。
电离层F2层3000km传输因子M(3000)F2是支撑高频（High Frequency, HF）通信选频和系统效能评估的关键参数，其准确预测对HF通信具有重要意义。为了进一步提升M(3000)F2的预测精度，本研究基于统计机器学习（Statistical Machine Learning, SML），构建了一种高精度的M(3000)F2预测模型。所建模型通过谐波分解捕捉M(3000)F2的非线性动态变化规律，并依据分层阻断验证策略，按太阳活动水平分层抽取验证样本，使得该模型在不同太阳活动水平下均具备优秀的泛化能力。以中纬度地区9个电离层观测站在1996-2024年间的观测数据为基础，本研究系统评估了F10.7、太阳黑子数、Lyman-α、MgII和EUV这5种太阳活动指数的独立及联合预测效能，最终筛选出以Lyman-α指数、月份和世界时作为输入变量的最优模型配置。结果表明，相较于国际参考电离层模型，本研究所建模型的平均绝对误差、均方根误差和决定系数分别减少0.05、0.08和0.39，性能分别提升38.46%、42.11%和48.15%，实现了高精度的M(3000)F2预测。
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doi: 10.11728/cjss2026-0009
摘要:
磁层亚暴作为太阳风-磁层-电离层耦合的一种基本模式，对近地空间环境有着深远影响。超强亚暴是指暴时AE或SME指数最大值超过2000 nT的亚暴，相较于一般强度的亚暴有着更强的能量注入过程和不同的响应模式。本文基于现有的亚暴列表，选取太阳风条件类似的两个分别处于磁暴期间与非磁暴期间的超强亚暴案例，利用地球同步轨道卫星LNAL与GOES的实地观测数据、OMNI与SuperMAG的极光电集流与环电流参数以及CIMI模型的模拟结果从空间环境、能量运输与环电流的角度对两案例进行了对比分析。结果表明：（1）磁暴期间的超强亚暴信号传播可能比非磁暴期间的超强亚暴信号传播距离短，这主要是因为背景等离子体环境不同导致的；（2）非磁暴期间超强亚暴SME指数在地方时上出现明显的双峰结构；（3）磁暴的出现会造成氧离子的增强，使得超强亚暴期间环电流更强。通过对磁暴期间和非磁暴期间超强亚暴异同点的研究，可以更深入的理解超强亚暴的作用过程和影响机制、超强亚暴与磁暴之间的联系，进一步推动对空间天气与日地空间环境的认识。
磁层亚暴作为太阳风-磁层-电离层耦合的一种基本模式，对近地空间环境有着深远影响。超强亚暴是指暴时AE或SME指数最大值超过2000 nT的亚暴，相较于一般强度的亚暴有着更强的能量注入过程和不同的响应模式。本文基于现有的亚暴列表，选取太阳风条件类似的两个分别处于磁暴期间与非磁暴期间的超强亚暴案例，利用地球同步轨道卫星LNAL与GOES的实地观测数据、OMNI与SuperMAG的极光电集流与环电流参数以及CIMI模型的模拟结果从空间环境、能量运输与环电流的角度对两案例进行了对比分析。结果表明：（1）磁暴期间的超强亚暴信号传播可能比非磁暴期间的超强亚暴信号传播距离短，这主要是因为背景等离子体环境不同导致的；（2）非磁暴期间超强亚暴SME指数在地方时上出现明显的双峰结构；（3）磁暴的出现会造成氧离子的增强，使得超强亚暴期间环电流更强。通过对磁暴期间和非磁暴期间超强亚暴异同点的研究，可以更深入的理解超强亚暴的作用过程和影响机制、超强亚暴与磁暴之间的联系，进一步推动对空间天气与日地空间环境的认识。
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doi: 10.11728/cjss2026-0001
摘要:
背景：头低卧床位是研究航天员模拟失重状态的常见方法，长期处于头低位卧床状态导致人体步态发生适应性改变，包括步态周期、关节角度和肌肉激活等方面，这些变化可能影响日常活动和任务执行的效率和稳定性。因此，需要优化目前的运动训练方案，以提高或维持航天员执行关键任务的能力，并延长任务的持续时间。目的：探究头低位卧床（HDBR）和不同运动方式干预对人体行走步态生物力学和下肢肌肉激活的影响。方法：36名受试者采用90天头低位卧床实验，随机分为5组，A组（对照组，8人，不做任何干预）、B组（7人，HDBR+有氧训练）、C组（7人，HDBR+高负荷抗阻训练）、D组（7人，HDBR+有氧训练+低负荷抗阻训练）、E组（7人，HDBR+有氧训练+高负荷抗阻训练），受试者于卧床前1天、起床后3天、起床后24天进行测试。通过步态分析和表面肌电分析评估不同组别受试者在各个时间段的步态、下肢关节生物力学和下肢肌肉激活情况。结果：1）测试时间显著影响单支撑期、双支撑期、摆动期、步频、髋关节最小值、髋关节最大值、膝关节最小值、膝关节最大值、膝关节角位移、踝关节最小值、踝关节最大值和下肢主要肌肉激活水平（P＜0.05）；2）组别显著影响单支撑期、双支撑期、步频、步长、步速、踝关节最小值、踝关节角位移、腓肠肌外侧激活水平、比目鱼肌激活水平（P＜0.05）。结论：1）行走步态适应性改变表现为支撑期增加、摆动期减小和步频降低的运动控制策略变化。2）运动训练干预效果主要体现在改善踝关节的运动和增强小腿部分肌肉的激活水平，但对髋关节和膝关节的运动及大腿肌肉的激活水平的改善效果较差。在所有训练方案中，高负荷抗阻训练是维持并恢复下肢行走步态运动表现的重要手段，特别是将有氧训练与高负荷抗阻训练相结合的方式改善效果最好。3）恢复效果显示，下肢运动功能在BR+24天时仍未完全恢复，但踝关节运动表现的恢复速度要快于髋关节和膝关节。
背景：头低卧床位是研究航天员模拟失重状态的常见方法，长期处于头低位卧床状态导致人体步态发生适应性改变，包括步态周期、关节角度和肌肉激活等方面，这些变化可能影响日常活动和任务执行的效率和稳定性。因此，需要优化目前的运动训练方案，以提高或维持航天员执行关键任务的能力，并延长任务的持续时间。目的：探究头低位卧床（HDBR）和不同运动方式干预对人体行走步态生物力学和下肢肌肉激活的影响。方法：36名受试者采用90天头低位卧床实验，随机分为5组，A组（对照组，8人，不做任何干预）、B组（7人，HDBR+有氧训练）、C组（7人，HDBR+高负荷抗阻训练）、D组（7人，HDBR+有氧训练+低负荷抗阻训练）、E组（7人，HDBR+有氧训练+高负荷抗阻训练），受试者于卧床前1天、起床后3天、起床后24天进行测试。通过步态分析和表面肌电分析评估不同组别受试者在各个时间段的步态、下肢关节生物力学和下肢肌肉激活情况。结果：1）测试时间显著影响单支撑期、双支撑期、摆动期、步频、髋关节最小值、髋关节最大值、膝关节最小值、膝关节最大值、膝关节角位移、踝关节最小值、踝关节最大值和下肢主要肌肉激活水平（P＜0.05）；2）组别显著影响单支撑期、双支撑期、步频、步长、步速、踝关节最小值、踝关节角位移、腓肠肌外侧激活水平、比目鱼肌激活水平（P＜0.05）。结论：1）行走步态适应性改变表现为支撑期增加、摆动期减小和步频降低的运动控制策略变化。2）运动训练干预效果主要体现在改善踝关节的运动和增强小腿部分肌肉的激活水平，但对髋关节和膝关节的运动及大腿肌肉的激活水平的改善效果较差。在所有训练方案中，高负荷抗阻训练是维持并恢复下肢行走步态运动表现的重要手段，特别是将有氧训练与高负荷抗阻训练相结合的方式改善效果最好。3）恢复效果显示，下肢运动功能在BR+24天时仍未完全恢复，但踝关节运动表现的恢复速度要快于髋关节和膝关节。
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doi: 10.11728/cjss2025-0219
摘要:
卫星遥测数据是地面运管系统判断航天器在轨工作性能和健康状态的重要依据。遥测参数是传感器和控制器产生的多维时间序列数据，具有强相关性、伪周期性、高噪声、数据缺失等特点，许多传统方法不能有效地捕获时间依赖关系和参数耦合关系，难以识别多变量间复杂的异常情况，导致检测性能次优。针对现有方法在检测时存在的局限性，本文提出一种基于对抗自编码器与时空特征融合的异常检测方法，该方法首先利用时间卷积网络提取多尺度时间特征，随后通过计算相似度构建参数间长期依赖结构，并结合嵌入向量与窗口输入构建短期交互结构，利用图神经网络建模参数间的关联关系，最终在对抗性训练框架下引入改进的自编码器以增强模型对噪声扰动和缺失数据的鲁棒性。基于真实卫星数据和公开数据集的实验结果表明，该方法能够有效刻画卫星遥测参数间复杂的时空依赖关系，相较现有方法有更好的检测精度，有效提升了多变量遥测参数异常检测的准确性与鲁棒性。
卫星遥测数据是地面运管系统判断航天器在轨工作性能和健康状态的重要依据。遥测参数是传感器和控制器产生的多维时间序列数据，具有强相关性、伪周期性、高噪声、数据缺失等特点，许多传统方法不能有效地捕获时间依赖关系和参数耦合关系，难以识别多变量间复杂的异常情况，导致检测性能次优。针对现有方法在检测时存在的局限性，本文提出一种基于对抗自编码器与时空特征融合的异常检测方法，该方法首先利用时间卷积网络提取多尺度时间特征，随后通过计算相似度构建参数间长期依赖结构，并结合嵌入向量与窗口输入构建短期交互结构，利用图神经网络建模参数间的关联关系，最终在对抗性训练框架下引入改进的自编码器以增强模型对噪声扰动和缺失数据的鲁棒性。基于真实卫星数据和公开数据集的实验结果表明，该方法能够有效刻画卫星遥测参数间复杂的时空依赖关系，相较现有方法有更好的检测精度，有效提升了多变量遥测参数异常检测的准确性与鲁棒性。
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doi: 10.11728/cjss2025-0208
摘要:
低轨空间碎片数量持续增长，轨道衰减预报已成为空间安全与再入风险评估的关键任务。然而，两行根数（TLE）在低地轨道（LEO）噪声大且衰减过程中存在强非线性，导致传统方法长期外推误差显著。为此，本研究基于TLE数据构建等高度间隔时间序列，通过高度-时间散点拟合与固定高度步长反采样；同时利用序列映射（Seq2Seq）门控循环单元（GRU）多步衰减时间预测模型，采用编码器-解码器结构提取非线性衰减模式，实现不同高度段剩余寿命预测。以COSMOS 1408与COSMOS 2251解体碎片为样本的实验表明，模型在250km、300km、350km起始高度下平均绝对误差分别为0.088、0.142、0.587小时，350km高度段相对误差控制在10%–25%，显著优于SGP4，可为轨道拥挤度评估与再入时序分析提供有效支撑。
低轨空间碎片数量持续增长，轨道衰减预报已成为空间安全与再入风险评估的关键任务。然而，两行根数（TLE）在低地轨道（LEO）噪声大且衰减过程中存在强非线性，导致传统方法长期外推误差显著。为此，本研究基于TLE数据构建等高度间隔时间序列，通过高度-时间散点拟合与固定高度步长反采样；同时利用序列映射（Seq2Seq）门控循环单元（GRU）多步衰减时间预测模型，采用编码器-解码器结构提取非线性衰减模式，实现不同高度段剩余寿命预测。以COSMOS 1408与COSMOS 2251解体碎片为样本的实验表明，模型在250km、300km、350km起始高度下平均绝对误差分别为0.088、0.142、0.587小时，350km高度段相对误差控制在10%–25%，显著优于SGP4，可为轨道拥挤度评估与再入时序分析提供有效支撑。
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doi: 10.11728/cjss2025-0204
摘要:
在轨卫星的状态检测、运行分析与异常检测是确保卫星安全、可靠在轨运行的重要环节，对提升 在轨运行管理效率具有重要意义。预测卫星遥测参数时序数据的变化趋势，对于卫星的异常检测和安全 运行非常必要。随着卫星系统的复杂化与任务多样化，遥测数据的规模与维度迅速增长，传统基于经验 规则或简单统计模型的预测与检测方法已难以满足高效分析与快速响应的需求。针对遥测参数没有显著 的周期性特征，传统方法难以有效建模，进而导致预测方法精度不足的问题，本文提出了一种基于线性 解码器组合的预测模型。该模型采用时间序列分解分别获取遥测参数的趋势项和季节项，并在解码器的 基础上采用不同粒度的嵌入策略，有效捕捉局部与全局时序特征。在实验部分，本文将所提方法应用于 某在轨卫星的实际遥测数据，并选取公开时序预测数据集进行对比实验，证实了方法的可行性与有效性。
在轨卫星的状态检测、运行分析与异常检测是确保卫星安全、可靠在轨运行的重要环节，对提升 在轨运行管理效率具有重要意义。预测卫星遥测参数时序数据的变化趋势，对于卫星的异常检测和安全 运行非常必要。随着卫星系统的复杂化与任务多样化，遥测数据的规模与维度迅速增长，传统基于经验 规则或简单统计模型的预测与检测方法已难以满足高效分析与快速响应的需求。针对遥测参数没有显著 的周期性特征，传统方法难以有效建模，进而导致预测方法精度不足的问题，本文提出了一种基于线性 解码器组合的预测模型。该模型采用时间序列分解分别获取遥测参数的趋势项和季节项，并在解码器的 基础上采用不同粒度的嵌入策略，有效捕捉局部与全局时序特征。在实验部分，本文将所提方法应用于 某在轨卫星的实际遥测数据，并选取公开时序预测数据集进行对比实验，证实了方法的可行性与有效性。
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doi: 10.11728/cjss2025-0130
摘要:
月球环境下月尘的粘附污染是探月任务亟需解决的关键问题，射流除尘为一种高效主动清除技术，本文探讨月球环境下典型尖锐月尘的射流除尘影响因素。首先，通过地面模拟实验，探索了射流除尘的影响因素。地面实验结果表明，较大的射流喷口半径、射流夹角、喷口距原点距离及气体滞止压力均能显著提升除尘率；射流喷口半径从1mm增大到4mm，最终清除率从82.09%升至97.83%；射流角度从15°增大到90°，最终清除率从80.31%升至99.99%。进一步，采用了典型尖锐月尘接触模型和稀薄气体动力学DSMC算法，通过流场-模拟月尘耦合的离散元法数值模拟了射流除尘的月尘清除率及其影响因素，分析了月球环境下由温差和电势差导致的力电热影响。数值模拟结果表明，随着月表电势从10V增至25V，最终清除率由88.92%提高至94.10%；当温度差从0K增加至300K时，最终清除率从88.92%提升至91.60%。最后，通过对比分析实验与模拟结果，验证了数值模型的精确性，并给出了射流除尘影响因素、典型月尘的尖锐棱角特性及力电热效应对射流除尘率的影响特征。研究系统揭示了月球环境下射流除尘影响参数、典型尖锐月尘射流清除率以及射流除尘的力电热特性。
月球环境下月尘的粘附污染是探月任务亟需解决的关键问题，射流除尘为一种高效主动清除技术，本文探讨月球环境下典型尖锐月尘的射流除尘影响因素。首先，通过地面模拟实验，探索了射流除尘的影响因素。地面实验结果表明，较大的射流喷口半径、射流夹角、喷口距原点距离及气体滞止压力均能显著提升除尘率；射流喷口半径从1mm增大到4mm，最终清除率从82.09%升至97.83%；射流角度从15°增大到90°，最终清除率从80.31%升至99.99%。进一步，采用了典型尖锐月尘接触模型和稀薄气体动力学DSMC算法，通过流场-模拟月尘耦合的离散元法数值模拟了射流除尘的月尘清除率及其影响因素，分析了月球环境下由温差和电势差导致的力电热影响。数值模拟结果表明，随着月表电势从10V增至25V，最终清除率由88.92%提高至94.10%；当温度差从0K增加至300K时，最终清除率从88.92%提升至91.60%。最后，通过对比分析实验与模拟结果，验证了数值模型的精确性，并给出了射流除尘影响因素、典型月尘的尖锐棱角特性及力电热效应对射流除尘率的影响特征。研究系统揭示了月球环境下射流除尘影响参数、典型尖锐月尘射流清除率以及射流除尘的力电热特性。
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doi: 10.11728/cjss2025-0183
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小型光学观测系统具有体积小、造价低、易于灵活部署等优点，是未来地基光学监测系统的重要发展方向之一。然而，传统小型光学系统观轴系误差大、方位精度差、像素分辨低，导致观测数据有效性不足。针对低轨卫星目标观测这一应用需求，探索小型光学系统针对性改进，提升观测数据有效性，对促进低轨卫星监测发展具有重要意义。本文基于全站仪架构，采用了近红外成像和偏振探测的技术，设计了一款小型低轨卫星观测系统，该系统充分发挥全站仪测量精度高、自动化程度好等优势，有效提升了全站仪光学低轨目标探测能力，对开展小型低轨目标探测系统设计具有一定的价值意义。
小型光学观测系统具有体积小、造价低、易于灵活部署等优点，是未来地基光学监测系统的重要发展方向之一。然而，传统小型光学系统观轴系误差大、方位精度差、像素分辨低，导致观测数据有效性不足。针对低轨卫星目标观测这一应用需求，探索小型光学系统针对性改进，提升观测数据有效性，对促进低轨卫星监测发展具有重要意义。本文基于全站仪架构，采用了近红外成像和偏振探测的技术，设计了一款小型低轨卫星观测系统，该系统充分发挥全站仪测量精度高、自动化程度好等优势，有效提升了全站仪光学低轨目标探测能力，对开展小型低轨目标探测系统设计具有一定的价值意义。
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doi: 10.11728/cjss2025-0181
摘要:
辐射源测向是空间态势感知的关键技术之一，测向的高精度和高实时性对于瞬息万变的电磁战场具有重要意义。传统相关干涉仪算法简单但俯仰角分辨率低、测向精度不足，MUSIC 算法精度高但算法复杂导致实现实时性差。针对上述问题，本文提出并实现了一种基于L1范数相关干涉仪与MUSIC算法的一体化测向方法。首先，在算法理论上提出了一种基于L1范数的改进相关系数，以替代传统相关干涉仪中的非线性相似度计算，该方法在保留对俯仰角敏感度的同时，将三角函数简化为硬件友好的基本算术，降低了FPGA设计复杂度。其次，在系统架构上，构建了“干涉仪粗测—MUSIC精测”的一体化处理流程，利用干涉仪粗测结果为MUSIC算法提供先验信息，将谱峰搜索约束在极小的局部邻域内。最后通过对比MATLAB仿真与FPGA计算结果，结果表明FPGA定点化实现的各核心模块与MATLAB浮点运算的相对误差均保持在1.0×10⁻⁶量级以下，算法保证精度的同时，相比于纯MUSIC算法的全向搜索测向时间缩短98%，验证了方案的有效性、实时性和高精度。本文将为开发新一代高性能、低功耗的星载电子侦察与态势感知系统提供技术基础。
辐射源测向是空间态势感知的关键技术之一，测向的高精度和高实时性对于瞬息万变的电磁战场具有重要意义。传统相关干涉仪算法简单但俯仰角分辨率低、测向精度不足，MUSIC 算法精度高但算法复杂导致实现实时性差。针对上述问题，本文提出并实现了一种基于L1范数相关干涉仪与MUSIC算法的一体化测向方法。首先，在算法理论上提出了一种基于L1范数的改进相关系数，以替代传统相关干涉仪中的非线性相似度计算，该方法在保留对俯仰角敏感度的同时，将三角函数简化为硬件友好的基本算术，降低了FPGA设计复杂度。其次，在系统架构上，构建了“干涉仪粗测—MUSIC精测”的一体化处理流程，利用干涉仪粗测结果为MUSIC算法提供先验信息，将谱峰搜索约束在极小的局部邻域内。最后通过对比MATLAB仿真与FPGA计算结果，结果表明FPGA定点化实现的各核心模块与MATLAB浮点运算的相对误差均保持在1.0×10⁻⁶量级以下，算法保证精度的同时，相比于纯MUSIC算法的全向搜索测向时间缩短98%，验证了方案的有效性、实时性和高精度。本文将为开发新一代高性能、低功耗的星载电子侦察与态势感知系统提供技术基础。
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doi: 10.11728/cjss2025-0180
摘要:
火星全球风化剖面中，铝粘土矿物如高岭石与蒙脱石比例的变化反映了化学风化强度与气候条件的差异。因此，准确估算铝粘土矿物的含量对于重建火星古气候与宜居环境具有重要意义。光谱解混作为矿物丰度反演的重要手段，但受限于地面实验验证不足，尤其缺乏对具有相似光谱特征的矿物混合体系的系统评估，解混方法的适用性与反演精度仍不明确。为此，本文使用实验室获取的高岭石-蒙脱石和高岭石-蛋白石两组共12条混合光谱，采用行星表面光谱反演最常用的两种辐射传输模型（Hapke模型与Shkuratov模型）开展光谱解混研究。实验结果显示，Shkuratov模型在7条混合光谱中丰度反演误差低于10%，2条在10%~20%；Hapke模型仅有3条丰度反演误差低于10%，7条在10%~20%，表明Shkuratov模型整体精度优于Hapke模型。本研究为火星铝粘土的光谱定量反演提供了方法验证，也为更复杂的含水矿物混合体系提供了模型参考。
火星全球风化剖面中，铝粘土矿物如高岭石与蒙脱石比例的变化反映了化学风化强度与气候条件的差异。因此，准确估算铝粘土矿物的含量对于重建火星古气候与宜居环境具有重要意义。光谱解混作为矿物丰度反演的重要手段，但受限于地面实验验证不足，尤其缺乏对具有相似光谱特征的矿物混合体系的系统评估，解混方法的适用性与反演精度仍不明确。为此，本文使用实验室获取的高岭石-蒙脱石和高岭石-蛋白石两组共12条混合光谱，采用行星表面光谱反演最常用的两种辐射传输模型（Hapke模型与Shkuratov模型）开展光谱解混研究。实验结果显示，Shkuratov模型在7条混合光谱中丰度反演误差低于10%，2条在10%~20%；Hapke模型仅有3条丰度反演误差低于10%，7条在10%~20%，表明Shkuratov模型整体精度优于Hapke模型。本研究为火星铝粘土的光谱定量反演提供了方法验证，也为更复杂的含水矿物混合体系提供了模型参考。
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doi: 10.11728/cjss2025-0178
摘要:
空间土木工程的热门研究方向之一，即关于地外天体驻站建设的探索，而这一征程将从月球起步。本文对模拟月壤的研制进展与岩土工程应用进行系统综述，阐述了月壤的定义、组成、力学特性及密度，指出其与地球土壤在成分、颗粒形态的显著差异；梳理了模拟月壤的三种主要研制方法，并分类叙述了国内外各类模拟月壤的特性，特别关注了针对嫦娥五号月壤的新型模拟物研发；最后，探讨了模拟月壤作为建筑材料在月球基地建造中的制备，同时，回顾了模拟月壤在岩土力学试验中的标准化测试方法及大型土工试验中的应用实践，建立标准化评价体系，为未来模拟月壤研制与月球基地建设提供理论与技术支撑。
空间土木工程的热门研究方向之一，即关于地外天体驻站建设的探索，而这一征程将从月球起步。本文对模拟月壤的研制进展与岩土工程应用进行系统综述，阐述了月壤的定义、组成、力学特性及密度，指出其与地球土壤在成分、颗粒形态的显著差异；梳理了模拟月壤的三种主要研制方法，并分类叙述了国内外各类模拟月壤的特性，特别关注了针对嫦娥五号月壤的新型模拟物研发；最后，探讨了模拟月壤作为建筑材料在月球基地建造中的制备，同时，回顾了模拟月壤在岩土力学试验中的标准化测试方法及大型土工试验中的应用实践，建立标准化评价体系，为未来模拟月壤研制与月球基地建设提供理论与技术支撑。
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doi: 10.11728/cjss2025-0169
摘要:
本文基于1998-2023期间的563次地磁暴事件，利用东亚和北美中低纬电离层总电子含量（Total Electron Content, TEC）,以地磁暴主相起始（Main Phase Onset, MPO）的UT时间为基准，提取对应于磁暴时序的电离层TEC，利用时序叠加开展电离层TEC对地磁暴响应的统计分析。结果表明，TEC响应特性主要体现在日变化、纬度变化和季节变化。当MPO落在当地白天时，TEC立即出现正相扰动；当MPO落在当地夜间时，主要是负相扰动跟随短暂且偏弱的正相扰动。从纬度上看，纬度越低，正相扰动越强且持续时间越久、负相扰动出现越晚且偏弱；纬度越高，正相扰动幅度越小且扰动出现的时间滞后，负相扰动出现越早且扰动幅度相对低纬更大。从季节上看，冬季与春秋更容易在磁暴主相期间出现显著且持久的TEC正相扰动；而夏季的正相扰动相对较弱，主要表现为恢复相期间持久的负相扰动。本研究可为后续的地磁暴期间的电离层响应预测提供研究基础。
本文基于1998-2023期间的563次地磁暴事件，利用东亚和北美中低纬电离层总电子含量（Total Electron Content, TEC）,以地磁暴主相起始（Main Phase Onset, MPO）的UT时间为基准，提取对应于磁暴时序的电离层TEC，利用时序叠加开展电离层TEC对地磁暴响应的统计分析。结果表明，TEC响应特性主要体现在日变化、纬度变化和季节变化。当MPO落在当地白天时，TEC立即出现正相扰动；当MPO落在当地夜间时，主要是负相扰动跟随短暂且偏弱的正相扰动。从纬度上看，纬度越低，正相扰动越强且持续时间越久、负相扰动出现越晚且偏弱；纬度越高，正相扰动幅度越小且扰动出现的时间滞后，负相扰动出现越早且扰动幅度相对低纬更大。从季节上看，冬季与春秋更容易在磁暴主相期间出现显著且持久的TEC正相扰动；而夏季的正相扰动相对较弱，主要表现为恢复相期间持久的负相扰动。本研究可为后续的地磁暴期间的电离层响应预测提供研究基础。
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doi: 10.11728/cjss2025-0168
摘要:
电磁离子回旋不稳定性（EMIC）是由离子温度各向异性驱动的一类重要等离子体不稳定性，广泛存在于地球磁鞘、行星磁层、太阳风以及磁约束聚变装置等多种空间与实验等离子体环境中。作为典型的各向异性驱动型不稳定性，EMIC在磁化等离子体中对能量输运与粒子加热过程具有关键影响。其中，离子回旋共振加热被认为是实现高效等离子体加热的重要机制之一。本研究采用一维三分量粒子模拟（PIC）方法，在周期性边界条件下对EMIC的非线性演化过程进行数值研究。模拟中利用Boris算法对粒子运动进行推进，并结合快速傅里叶变换（FFT）对电磁场波谱进行诊断与分析。数值结果表明，离子温度各向异性的增加显著增强了不稳定性的增长率，改变了波谱结构和色散特性。随着各向异性的增强，离子垂直能量逐步向平行能量转化，揭示了波粒相互作用过程中的能量耦合机制。本研究为深入理解空间与实验室等离子体中的离子加热与加速机理提供了重要见解。
电磁离子回旋不稳定性（EMIC）是由离子温度各向异性驱动的一类重要等离子体不稳定性，广泛存在于地球磁鞘、行星磁层、太阳风以及磁约束聚变装置等多种空间与实验等离子体环境中。作为典型的各向异性驱动型不稳定性，EMIC在磁化等离子体中对能量输运与粒子加热过程具有关键影响。其中，离子回旋共振加热被认为是实现高效等离子体加热的重要机制之一。本研究采用一维三分量粒子模拟（PIC）方法，在周期性边界条件下对EMIC的非线性演化过程进行数值研究。模拟中利用Boris算法对粒子运动进行推进，并结合快速傅里叶变换（FFT）对电磁场波谱进行诊断与分析。数值结果表明，离子温度各向异性的增加显著增强了不稳定性的增长率，改变了波谱结构和色散特性。随着各向异性的增强，离子垂直能量逐步向平行能量转化，揭示了波粒相互作用过程中的能量耦合机制。本研究为深入理解空间与实验室等离子体中的离子加热与加速机理提供了重要见解。
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doi: 10.11728/cjss2025-0163
摘要:
2024年5月10日, 地球磁层爆发近二十年以来最强磁暴, 同时发生显著的宇宙线福布斯下降事件。本研究通过收集全球地面中子监测器网络2024年5月经气压与探测效率双重修正、间隔时间为10分钟的中子计数变化数据, 采用有理函数模型对数据进行拟合分析, 得到宇宙线福布斯下降的时间结构, 并与地面中子监测站地理信息参数进行相关性分析。结果表明此次福布斯下降的下降时间与中子监测站所处海拔、截止刚度之间，恢复时间与中子监测站所处海拔、地理经度、地理纬度绝对值之间均呈正相关关系; 下降幅度与中子监测站所处地理纬度绝对值呈很强的正相关, 而与地磁截止刚度具有很强的负相关性; 下降结束时间与中子监测站所处海拔、地磁截止刚度呈较强的正相关关系。
2024年5月10日, 地球磁层爆发近二十年以来最强磁暴, 同时发生显著的宇宙线福布斯下降事件。本研究通过收集全球地面中子监测器网络2024年5月经气压与探测效率双重修正、间隔时间为10分钟的中子计数变化数据, 采用有理函数模型对数据进行拟合分析, 得到宇宙线福布斯下降的时间结构, 并与地面中子监测站地理信息参数进行相关性分析。结果表明此次福布斯下降的下降时间与中子监测站所处海拔、截止刚度之间，恢复时间与中子监测站所处海拔、地理经度、地理纬度绝对值之间均呈正相关关系; 下降幅度与中子监测站所处地理纬度绝对值呈很强的正相关, 而与地磁截止刚度具有很强的负相关性; 下降结束时间与中子监测站所处海拔、地磁截止刚度呈较强的正相关关系。
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doi: 10.11728/cjss2025-0132
摘要:
太阳F10.7指数是表征太阳活动水平的一个重要参量，对其实时精确监测具有重要的科学意义和工程应用价值。为了提升自主监测能力，中国科学院国家空间科学中心于2019年在河北廊坊建设了太阳射电望远镜，2022年1月望远镜正式产出科学数据。本数据集以廊坊太阳射电望远镜监测数据为基础，构建了2022-2024年自主太阳辐射指数F10.7，该指数质量可信度高，与国际F10.7指数相关系数高，并可反映太阳活动水平，具有重要的应用价值。
太阳F10.7指数是表征太阳活动水平的一个重要参量，对其实时精确监测具有重要的科学意义和工程应用价值。为了提升自主监测能力，中国科学院国家空间科学中心于2019年在河北廊坊建设了太阳射电望远镜，2022年1月望远镜正式产出科学数据。本数据集以廊坊太阳射电望远镜监测数据为基础，构建了2022-2024年自主太阳辐射指数F10.7，该指数质量可信度高，与国际F10.7指数相关系数高，并可反映太阳活动水平，具有重要的应用价值。
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doi: 10.11728/cjss2025-0125
摘要:
贮箱内的液体推进剂管理技术作为维持航天器推进系统稳定运行的重要技术，研究流体管理装置（如防晃板）就具有重要的现实指导意义。本文对地面重力条件下部分充液贮箱内不同挡板结构对液体晃动特性的影响进行了详细的数值和实验研究。对装备不同构型防晃板的贮箱内液体晃动过程进行了数值仿真模拟，利用计算提取的液体晃动频率和振动阻尼比特性对激励扰动下贮箱内液体的振荡响应过程进行了表征。分析表明：与原始构型1相比，构型 2（带近壁叶片）减少了液体质心振荡，提高了振动阻尼比。构型4（双面穿孔）将液体振荡衰减时间缩短了一半，并显著提高了阻尼比。相比之下，构型3（单面穿孔）则恶化了挡板的缓冲性能。防晃板的晃动实验也证明了数值提取的阻尼比的可靠性。
贮箱内的液体推进剂管理技术作为维持航天器推进系统稳定运行的重要技术，研究流体管理装置（如防晃板）就具有重要的现实指导意义。本文对地面重力条件下部分充液贮箱内不同挡板结构对液体晃动特性的影响进行了详细的数值和实验研究。对装备不同构型防晃板的贮箱内液体晃动过程进行了数值仿真模拟，利用计算提取的液体晃动频率和振动阻尼比特性对激励扰动下贮箱内液体的振荡响应过程进行了表征。分析表明：与原始构型1相比，构型 2（带近壁叶片）减少了液体质心振荡，提高了振动阻尼比。构型4（双面穿孔）将液体振荡衰减时间缩短了一半，并显著提高了阻尼比。相比之下，构型3（单面穿孔）则恶化了挡板的缓冲性能。防晃板的晃动实验也证明了数值提取的阻尼比的可靠性。
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doi: 10.11728/cjss2025-0085
摘要:
随着地球与空间探测技术的快速发展，通过卫星闪电观测、地面监测网络、云层与电离层光学辐射等观测手段开展全球大气电路研究。本文重点分析了全球大气电路中各圈层电流与各类发电机相互作用机制，概述了气溶胶与宇宙射线对全球大气电路的影响作用、全球大气电路与气候变化作用、日地关系相互作用。最后概述了全球大气电场与环境研究发展趋势。全球大气电场模型是地球各圈层耦合的重要理论，对空间天气、气象活动及地质过程具有重要的科学研究价值。卫星、浮空平台、无人机、航空遥感、地面观测站等多平台协同观测网络实现全球大气电场的三维动态监测。在物理机制方面，全球大气电场异常与太阳活动、雷暴闪电与地震前“湾流型”负异常前兆相关，氡气释放大气电离过程是地震短临预报的重要依据。全球大气电场在航空航天安全、地球气象活动、日地关系研究中具有广阔应用前景。
随着地球与空间探测技术的快速发展，通过卫星闪电观测、地面监测网络、云层与电离层光学辐射等观测手段开展全球大气电路研究。本文重点分析了全球大气电路中各圈层电流与各类发电机相互作用机制，概述了气溶胶与宇宙射线对全球大气电路的影响作用、全球大气电路与气候变化作用、日地关系相互作用。最后概述了全球大气电场与环境研究发展趋势。全球大气电场模型是地球各圈层耦合的重要理论，对空间天气、气象活动及地质过程具有重要的科学研究价值。卫星、浮空平台、无人机、航空遥感、地面观测站等多平台协同观测网络实现全球大气电场的三维动态监测。在物理机制方面，全球大气电场异常与太阳活动、雷暴闪电与地震前“湾流型”负异常前兆相关，氡气释放大气电离过程是地震短临预报的重要依据。全球大气电场在航空航天安全、地球气象活动、日地关系研究中具有广阔应用前景。
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doi: 10.11728/cjss2025-0059
摘要:
先进天基太阳天文台（Advanced Space-based Solar Observatory，ASO-S）是我国太阳物理界自主提出的一颗太阳空间探测卫星。数据预处理系统是ASO-S科学卫星地面段的重要组成部分，负责对卫星下行的科学数据进行快速预处理和质量分析，为开展太阳观测数据分析提供重要输入。文章基于ASO-S卫星数据预处理系统需求以及科学载荷数据结构、处理特点和难点，设计了数据预处理系统架构、工作流程以及核心处理算法，解决了卫星奇偶双通道下行、多类型数据融合匹配以及高准确度数据质量分析等关键技术问题。各项测试结果表明，ASO-S卫星数据预处理系统运行稳定，功能和性能达到了预期的设计目标。该系统已成功应用于ASO-S卫星地面系统，支持卫星在轨运行。
先进天基太阳天文台（Advanced Space-based Solar Observatory，ASO-S）是我国太阳物理界自主提出的一颗太阳空间探测卫星。数据预处理系统是ASO-S科学卫星地面段的重要组成部分，负责对卫星下行的科学数据进行快速预处理和质量分析，为开展太阳观测数据分析提供重要输入。文章基于ASO-S卫星数据预处理系统需求以及科学载荷数据结构、处理特点和难点，设计了数据预处理系统架构、工作流程以及核心处理算法，解决了卫星奇偶双通道下行、多类型数据融合匹配以及高准确度数据质量分析等关键技术问题。各项测试结果表明，ASO-S卫星数据预处理系统运行稳定，功能和性能达到了预期的设计目标。该系统已成功应用于ASO-S卫星地面系统，支持卫星在轨运行。
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doi: 10.11728/cjss2025-0129
摘要:
针对复杂月面环境下宇航员安全行走路径规划问题，提出了一种基于改进双向快速探索随机树（Bidirectional Rapidly-exploring Random Tree, Bi-RRT）和改进A*的混合路径规划算法。首先，在复杂月面地形中采用基于障碍物密度动态调整目标偏向策略的Bi-RRT算法，快速生成初始可行路径，有效应对了大规模搜索空间下的计算挑战。然后，对初始可行路径进行形态学膨胀操作构建搜索空间，为精细路径优化提供有效引导。最后，在此搜索空间内应用多约束加权融合A*算法进行精细路径规划，重点平衡能耗、风险、光照条件等多项指标。实验结果表明，在真实月面地形数据下，本文混合路径规划算法在多约束平衡优化方面表现优异，与现有路径规划方法相比能够在路径长度、成功率、代谢能耗、风险规避、光照条件等多个指标间取得良好平衡。该方法兼具Bi-RRT快速探索和多约束加权A*精确优化的双重优势，有效提升了复杂月面地形下路径规划的效率与质量，为宇航员月面行走提供了更高效可靠的解决方案。
针对复杂月面环境下宇航员安全行走路径规划问题，提出了一种基于改进双向快速探索随机树（Bidirectional Rapidly-exploring Random Tree, Bi-RRT）和改进A*的混合路径规划算法。首先，在复杂月面地形中采用基于障碍物密度动态调整目标偏向策略的Bi-RRT算法，快速生成初始可行路径，有效应对了大规模搜索空间下的计算挑战。然后，对初始可行路径进行形态学膨胀操作构建搜索空间，为精细路径优化提供有效引导。最后，在此搜索空间内应用多约束加权融合A*算法进行精细路径规划，重点平衡能耗、风险、光照条件等多项指标。实验结果表明，在真实月面地形数据下，本文混合路径规划算法在多约束平衡优化方面表现优异，与现有路径规划方法相比能够在路径长度、成功率、代谢能耗、风险规避、光照条件等多个指标间取得良好平衡。该方法兼具Bi-RRT快速探索和多约束加权A*精确优化的双重优势，有效提升了复杂月面地形下路径规划的效率与质量，为宇航员月面行走提供了更高效可靠的解决方案。
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doi: 10.11728/cjss2025-0110
摘要:
为提高航天器在轨综合诊断效率，提出基于混合赋权—动态时间规整（Dynamic Time Warping, DTW）相结合的综合诊断方法。首先，运用归一化与层次分析法相结合的混合赋权方法，确定航天器多属性参数的权值系数。依据该权值系数可获取航天器运行状态的综合特征参数，从而将多参数诊断转换为单一综合特征曲线判读。其次，提出基于特征提取的DTW距离计算方法，将综合特征参数判读转换成时间序列相似性度量问题。最后，通过综合特征参数的最佳DTW距离与度量阈值进行比较，即可实现航天器多遥测参数综合诊断。运用该方法，对航天员出舱过程中的泄压流程进行综合诊断，分析结果表明该方法具有灵敏度高、计算简单、易于实现等特点，为航天器在轨关键事件诊断及健康管理提供了一种有效方法。
为提高航天器在轨综合诊断效率，提出基于混合赋权—动态时间规整（Dynamic Time Warping, DTW）相结合的综合诊断方法。首先，运用归一化与层次分析法相结合的混合赋权方法，确定航天器多属性参数的权值系数。依据该权值系数可获取航天器运行状态的综合特征参数，从而将多参数诊断转换为单一综合特征曲线判读。其次，提出基于特征提取的DTW距离计算方法，将综合特征参数判读转换成时间序列相似性度量问题。最后，通过综合特征参数的最佳DTW距离与度量阈值进行比较，即可实现航天器多遥测参数综合诊断。运用该方法，对航天员出舱过程中的泄压流程进行综合诊断，分析结果表明该方法具有灵敏度高、计算简单、易于实现等特点，为航天器在轨关键事件诊断及健康管理提供了一种有效方法。
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doi: 10.11728/cjss2025-0107
摘要:
月球极区水含量探测在科学研究与资源利用领域意义重大，嫦娥七号计划于 2026 年发射前往月球南极探测水冰，其搭载的月壤挥发分测量仪需在发射前完成定标测试。月壤挥发分测量仪由微量采样单元等四部分组成，测量流程包含取样、转移、加热释放等九个过程，存在样品重量误差等多种误差。为保证测量准确性，需进行地面定标：真空规定标通过控制不同温度点校准气压输出；质谱仪定标借助真空系统和进样系统验证灵敏度；利用氢氧化铜试验可排除采样转移误差，检验系统误差；含水模拟月壤全流程定标则模拟在轨环境，验证全流程误差。通过这些定标方法，可约束气压测量随机性与温漂，校正系统误差残差，为月壤水含量在轨数据反演提供方法支撑。
月球极区水含量探测在科学研究与资源利用领域意义重大，嫦娥七号计划于 2026 年发射前往月球南极探测水冰，其搭载的月壤挥发分测量仪需在发射前完成定标测试。月壤挥发分测量仪由微量采样单元等四部分组成，测量流程包含取样、转移、加热释放等九个过程，存在样品重量误差等多种误差。为保证测量准确性，需进行地面定标：真空规定标通过控制不同温度点校准气压输出；质谱仪定标借助真空系统和进样系统验证灵敏度；利用氢氧化铜试验可排除采样转移误差，检验系统误差；含水模拟月壤全流程定标则模拟在轨环境，验证全流程误差。通过这些定标方法，可约束气压测量随机性与温漂，校正系统误差残差，为月壤水含量在轨数据反演提供方法支撑。
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doi: 10.11728/cjss2025-0200
摘要:
地球磁层环电流所造成的中低纬度地区地表磁场水平分量的剧烈扰动，可以通过暴时扰动（Dst）指数和对称 H 分量（SYM-H）指数来表征。Dst指数和SYM-H指数作为衡量地磁活动的重要指标，可以清楚反映磁暴的发生时间和强度。由于磁暴期间环电流的不对称性，不同地方时的地磁扰动水平存在显著差异，而Dst指数和SYM-H指数作为全球地磁指数，不一定能准确描述中国区域地磁扰动情况。本文利用子午工程拉萨、成都、武汉、杭州4个台站2010~2024年的地磁数据，计算得到了中国区域地磁指数（cDst指数、cSYM-H指数），并与全球地磁指数（Dst 指数、SYM-H 指数）开展对比分析。结果表明，两类中国区域地磁指数能更准确地描述中国区域地磁扰动特征，其与全球地磁指数的差异呈现晨昏侧依赖性：中国位于昏侧时中国区域地磁指数绝对值大于全球地磁指数，而位于晨侧时则小于。相应地，中国位于昏侧时中国区域磁扰数量多于磁暴数量，而位于晨侧时则少于。这些现象的物理机制与环电流的晨昏不对称性密切相关。同时，基于中国区域地磁指数可有效反演全球地磁指数，反演结果符合良好，所以在全球地磁指数无法获取时，可以提供高质量补充数据。
地球磁层环电流所造成的中低纬度地区地表磁场水平分量的剧烈扰动，可以通过暴时扰动（Dst）指数和对称 H 分量（SYM-H）指数来表征。Dst指数和SYM-H指数作为衡量地磁活动的重要指标，可以清楚反映磁暴的发生时间和强度。由于磁暴期间环电流的不对称性，不同地方时的地磁扰动水平存在显著差异，而Dst指数和SYM-H指数作为全球地磁指数，不一定能准确描述中国区域地磁扰动情况。本文利用子午工程拉萨、成都、武汉、杭州4个台站2010~2024年的地磁数据，计算得到了中国区域地磁指数（cDst指数、cSYM-H指数），并与全球地磁指数（Dst 指数、SYM-H 指数）开展对比分析。结果表明，两类中国区域地磁指数能更准确地描述中国区域地磁扰动特征，其与全球地磁指数的差异呈现晨昏侧依赖性：中国位于昏侧时中国区域地磁指数绝对值大于全球地磁指数，而位于晨侧时则小于。相应地，中国位于昏侧时中国区域磁扰数量多于磁暴数量，而位于晨侧时则少于。这些现象的物理机制与环电流的晨昏不对称性密切相关。同时，基于中国区域地磁指数可有效反演全球地磁指数，反演结果符合良好，所以在全球地磁指数无法获取时，可以提供高质量补充数据。
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doi: 10.11728/cjss2025-0082
摘要(971)
摘要:
使用滑动窗口计算局部对比度时，当滑动窗口尺寸大于原始图像中目标尺寸，将造成“膨胀效应”导致目标漏检的问题。针对这一问题，本文提出了一种基于非下采样轮廓波变换与三层窗口局部对比度的红外弱小目标检测算法。根据目标在红外图像上的全局稀疏性，引入非下采样轮廓波变换将图像分解为低频和高频子图，构建高频和低频子图的差分图像。采用引导滤波能够有效地增强目标信号强度，增加目标区域与背景邻域的灰度差异性，再结合三层滑动窗口计算局部对比度进行背景抑制和目标增强，进而构建置信图。为了测试所提方法的有效性，选取六组开源红外序列图像进行对比实验，每组序列包括三十帧图像，具有不同背景且差异较大，实验结果表明，该算法有效避免了“膨胀效应”造成的目标漏检问题，采用ROC曲线、PR曲线以及AUC值对实验结果进行评估，并与现有8种算法相比，在ROC曲线中所提方法在序列1、序列2以及序列6中，始终在相同的虚警率下保持更高的检测率，且AUC值为所有方法中的最大值，在剩余的序列3、序列4以及序列5中，AUC值也为次优值。同样，在PR曲线中，所提方法在序列2以及序列3中在相同的召回率下保持最高的精确率，AUC值达到了0.9309以及0.9506，该算法在背景抑制、目标增强以及精确度上均有良好的提升。
使用滑动窗口计算局部对比度时，当滑动窗口尺寸大于原始图像中目标尺寸，将造成“膨胀效应”导致目标漏检的问题。针对这一问题，本文提出了一种基于非下采样轮廓波变换与三层窗口局部对比度的红外弱小目标检测算法。根据目标在红外图像上的全局稀疏性，引入非下采样轮廓波变换将图像分解为低频和高频子图，构建高频和低频子图的差分图像。采用引导滤波能够有效地增强目标信号强度，增加目标区域与背景邻域的灰度差异性，再结合三层滑动窗口计算局部对比度进行背景抑制和目标增强，进而构建置信图。为了测试所提方法的有效性，选取六组开源红外序列图像进行对比实验，每组序列包括三十帧图像，具有不同背景且差异较大，实验结果表明，该算法有效避免了“膨胀效应”造成的目标漏检问题，采用ROC曲线、PR曲线以及AUC值对实验结果进行评估，并与现有8种算法相比，在ROC曲线中所提方法在序列1、序列2以及序列6中，始终在相同的虚警率下保持更高的检测率，且AUC值为所有方法中的最大值，在剩余的序列3、序列4以及序列5中，AUC值也为次优值。同样，在PR曲线中，所提方法在序列2以及序列3中在相同的召回率下保持最高的精确率，AUC值达到了0.9309以及0.9506，该算法在背景抑制、目标增强以及精确度上均有良好的提升。
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doi: 10.11728/cjss2025-0139
摘要:
太阳射电爆发（Solar Radio Burst，SRB）是对导航通信系统信道的稳定性构成严重威胁的空间天气事件。本文基于第 25 太阳活动周中 2022 — 2024 年期间的多源太阳观测数据，选取两起典型全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）干扰事件，系统分析 X-ray 爆发、F 10.7 射电流量指数、太阳活动区面积与 SRB 事件之间的相关性，探讨其共同特征与潜在预警信号。研究表明，当 F 10.7 指数超过 180、太阳活动区面积大于 500（百万分之一日半球）时，L 波段 SRB 事件对导航信道的干扰显著增强，可作为高风险预警阈值。同时提出以 X-ray 爆发峰值后 10 分钟内射电流量快速跃升作为 SRB 预警指标。此外，射电流量在 1415 MHz 与 2695 MHz 频段的峰值通常出现在 X-ray 爆发后10分钟内，呈现一定的同步响应特征。对两起案例的分析进一步表明，SRB 的干扰程度不仅受耀斑等级影响，还与太阳活动区磁能积累及非热电子释放的协同演化密切相关。
太阳射电爆发（Solar Radio Burst，SRB）是对导航通信系统信道的稳定性构成严重威胁的空间天气事件。本文基于第 25 太阳活动周中 2022 — 2024 年期间的多源太阳观测数据，选取两起典型全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）干扰事件，系统分析 X-ray 爆发、F 10.7 射电流量指数、太阳活动区面积与 SRB 事件之间的相关性，探讨其共同特征与潜在预警信号。研究表明，当 F 10.7 指数超过 180、太阳活动区面积大于 500（百万分之一日半球）时，L 波段 SRB 事件对导航信道的干扰显著增强，可作为高风险预警阈值。同时提出以 X-ray 爆发峰值后 10 分钟内射电流量快速跃升作为 SRB 预警指标。此外，射电流量在 1415 MHz 与 2695 MHz 频段的峰值通常出现在 X-ray 爆发后10分钟内，呈现一定的同步响应特征。对两起案例的分析进一步表明，SRB 的干扰程度不仅受耀斑等级影响，还与太阳活动区磁能积累及非热电子释放的协同演化密切相关。
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doi: 10.11728/cjss2025-0159
摘要:
针对现有基于统计分析与机器学习的时间序列预测方法在处理太阳F10.7指数序列时，难以同步兼顾其时序依赖性与非线性特征的关键问题，特别是太阳活动峰年期间射电爆发事件导致的指数异常波动及相应预测误差显著高于谷年的现象，本文提出了一种太阳F10.7指数中期预测方法。该方法创新性地融合长短期记忆网络（Long Short-Term Memory network）与全连接神经网络（NN），并引入太阳黑子数（SSN）相关影响因子，搭建了基于LSTM-NN的多输入变量驱动的混合预测模型。利用第24太阳活动周的F10.7指数实测数据，开展提前7天的预测实验。结果表明，该模型预测相关系数达R=0.95，均方根误差（RMSE）为11.27 sfu，较单一输入变量模型预测误差降低7.5%，其中对太阳活动峰年区间的预测精度提升尤为显著（误差降低8.5%）。通过系统的分析与实验验证，证明该混合模型能有效刻画复杂太阳活动特征，充分挖掘SSN序列蕴含的信息价值，能显著提升F10.7指数序列预测的准确性与可靠性。
针对现有基于统计分析与机器学习的时间序列预测方法在处理太阳F10.7指数序列时，难以同步兼顾其时序依赖性与非线性特征的关键问题，特别是太阳活动峰年期间射电爆发事件导致的指数异常波动及相应预测误差显著高于谷年的现象，本文提出了一种太阳F10.7指数中期预测方法。该方法创新性地融合长短期记忆网络（Long Short-Term Memory network）与全连接神经网络（NN），并引入太阳黑子数（SSN）相关影响因子，搭建了基于LSTM-NN的多输入变量驱动的混合预测模型。利用第24太阳活动周的F10.7指数实测数据，开展提前7天的预测实验。结果表明，该模型预测相关系数达R=0.95，均方根误差（RMSE）为11.27 sfu，较单一输入变量模型预测误差降低7.5%，其中对太阳活动峰年区间的预测精度提升尤为显著（误差降低8.5%）。通过系统的分析与实验验证，证明该混合模型能有效刻画复杂太阳活动特征，充分挖掘SSN序列蕴含的信息价值，能显著提升F10.7指数序列预测的准确性与可靠性。
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doi: 10.11728/cjss2025-0205
摘要:
本文梳理了中国科学院地质与地球物理研究所电离层研究团队近年来在电离层暴研究领域取得的部分研究进展。将介绍以下五方面：（1）中低纬电离层暴响应的大尺度特性与经度依赖性；（2）暴时电离层-热层系统的耦合过程；（3）暴时低纬电离层电动力学与动力学响应过程及机理；（4）暴时中低纬电离层不均匀体的演化与机制；（5）电离层暴时参数的建模与预报研究。这些方面的工作利用全球与区域的多源观测、数值模拟、统计分析与深度学习，系统地揭示了中低纬电离层暴的时间演化特征与空间依赖规律，进一步探究其内在的物理机理。
本文梳理了中国科学院地质与地球物理研究所电离层研究团队近年来在电离层暴研究领域取得的部分研究进展。将介绍以下五方面：（1）中低纬电离层暴响应的大尺度特性与经度依赖性；（2）暴时电离层-热层系统的耦合过程；（3）暴时低纬电离层电动力学与动力学响应过程及机理；（4）暴时中低纬电离层不均匀体的演化与机制；（5）电离层暴时参数的建模与预报研究。这些方面的工作利用全球与区域的多源观测、数值模拟、统计分析与深度学习，系统地揭示了中低纬电离层暴的时间演化特征与空间依赖规律，进一步探究其内在的物理机理。
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doi: 10.11728/cjss2025-0074
摘要:
在地面无线电业务和空间无线电业务的交叉应用领域，国际上缺少完善的适用模型实现星-地反向通信链路之间的频率干扰定量化评估。本文对ITU-R P.452与P.2001无线电传播模型的物理参数及计算方法进行研究，提出一种融合SRTM3数字高程数据评估星-地反向通信链路频率干扰的方法。以全球五个典型地区为例，对两种模型的计算数据与ITU第三研究组的实际测量数据进行对比分析，遴选出不同场景下适用的无线电传播模型。本文提出的P.452融合SRTM3的评估方法可为卫星系统星-地反向通信链路间的频率兼容计算及在轨干扰排查提供参考。
在地面无线电业务和空间无线电业务的交叉应用领域，国际上缺少完善的适用模型实现星-地反向通信链路之间的频率干扰定量化评估。本文对ITU-R P.452与P.2001无线电传播模型的物理参数及计算方法进行研究，提出一种融合SRTM3数字高程数据评估星-地反向通信链路频率干扰的方法。以全球五个典型地区为例，对两种模型的计算数据与ITU第三研究组的实际测量数据进行对比分析，遴选出不同场景下适用的无线电传播模型。本文提出的P.452融合SRTM3的评估方法可为卫星系统星-地反向通信链路间的频率兼容计算及在轨干扰排查提供参考。
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doi: 10.11728/cjss2025-0118
摘要:
天目一号是中国首个在轨实现北斗、GPS、Galileo和GLONASS四大系统兼容的掩星气象探测星座。利用天目一号掩星任务2025年3月份的电离层电子密度廓线，对其每日掩星数据数量及其全球分布特征进行分析。基于电离层垂测仪提供的F2层临界频率值（FoF2）和F2层峰值高度（HmF2）数据，以及国际GNSS服务组织（IGS）的事后全球电离层格网（GIM）产品提供的总电子含量（TEC）数据，对天目一号星座掩星反演的峰值电子密度（NmF2）、HmF2和TEC参数进行了质量分析。结果表明，天目一号星座反演的NmF2与垂测仪数据的相关系数为0.93，平均偏差为0，平均相对偏差为17.9%，均方根误差（RMSE）为0.27×10⁶ el/cm³；HmF2的相关系数为0.75，平均偏差为0，平均相对偏差为6.83%，RMSE为29.6 km。借助 NeQuick 模型将天目一号星座反演的 TEC 映射至地面到GNSS 卫星高度范围后，以 IGS GIM TEC 为参考，GPS、BDS、GLONASS 与 Galileo 四种系统的 TEC 反演精度相当，RMSE 依次为 9.64、9.52、9.75 和 9.56 TECu。相较于 IRI模型，NeQuick 归一化后的结果与 IGS GIM TEC 一致性更佳：平均偏差为 −1.87 TECu，RMSE 降至 9.62 TECu；而 IRI 模型对应的平均偏差为 −5.59 TECu，RMSE 为 10.69 TECu。
天目一号是中国首个在轨实现北斗、GPS、Galileo和GLONASS四大系统兼容的掩星气象探测星座。利用天目一号掩星任务2025年3月份的电离层电子密度廓线，对其每日掩星数据数量及其全球分布特征进行分析。基于电离层垂测仪提供的F2层临界频率值（FoF2）和F2层峰值高度（HmF2）数据，以及国际GNSS服务组织（IGS）的事后全球电离层格网（GIM）产品提供的总电子含量（TEC）数据，对天目一号星座掩星反演的峰值电子密度（NmF2）、HmF2和TEC参数进行了质量分析。结果表明，天目一号星座反演的NmF2与垂测仪数据的相关系数为0.93，平均偏差为0，平均相对偏差为17.9%，均方根误差（RMSE）为0.27×10⁶ el/cm³；HmF2的相关系数为0.75，平均偏差为0，平均相对偏差为6.83%，RMSE为29.6 km。借助 NeQuick 模型将天目一号星座反演的 TEC 映射至地面到GNSS 卫星高度范围后，以 IGS GIM TEC 为参考，GPS、BDS、GLONASS 与 Galileo 四种系统的 TEC 反演精度相当，RMSE 依次为 9.64、9.52、9.75 和 9.56 TECu。相较于 IRI模型，NeQuick 归一化后的结果与 IGS GIM TEC 一致性更佳：平均偏差为 −1.87 TECu，RMSE 降至 9.62 TECu；而 IRI 模型对应的平均偏差为 −5.59 TECu，RMSE 为 10.69 TECu。
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doi: 10.11728/cjss2023-0023
摘要:
晶体生长过程中温度的稳定性对晶体形貌及结构有着显著影响，为了提高晶体的性能及质量，必需要保证晶体生长过程中温度的稳定性。现阶段我国空间高温材料科学实验炉均采用PID控制器对晶体生长温度进行控制。由于空间实验机会珍贵且稀少，控制参数的整定工作需要在地面完成。然而，由于地面与空间环境传热的不同，导致高温材料实验炉的传热特性存在差异，其传递函数也不相同，若将地面整定的控制参数直接应用于空间工况，将会导致温控效果变差。为此，本文提出了一种基于数据驱动的减压法，在地面实现了对空间微重力环境下高温炉传热特性的近似与模拟，并给出了地面适配工况的压强值，克服了传统减压法由于先验知识缺乏导致地面适配工况压强难以确定的问题。
晶体生长过程中温度的稳定性对晶体形貌及结构有着显著影响，为了提高晶体的性能及质量，必需要保证晶体生长过程中温度的稳定性。现阶段我国空间高温材料科学实验炉均采用PID控制器对晶体生长温度进行控制。由于空间实验机会珍贵且稀少，控制参数的整定工作需要在地面完成。然而，由于地面与空间环境传热的不同，导致高温材料实验炉的传热特性存在差异，其传递函数也不相同，若将地面整定的控制参数直接应用于空间工况，将会导致温控效果变差。为此，本文提出了一种基于数据驱动的减压法，在地面实现了对空间微重力环境下高温炉传热特性的近似与模拟，并给出了地面适配工况的压强值，克服了传统减压法由于先验知识缺乏导致地面适配工况压强难以确定的问题。
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doi: 10.11728/cjss2024-0032
摘要:
逃逸层大气温度的夜间增强现象是高层大气温度变化特征的重要组成部分，有助于增加对大气温度的认识以及对大气中性模式的完善。先前，由于高热层温度数据的匮乏，对中性温度夜间增强现象的研究主要基于单点及联合观测的地基FPI台站以及各种中性大气模式的现象及机制的模拟研究。本文的工作通过Swarm卫星加速度计的中性密度数据反演得到的逃逸层温度进行了太阳活动低年时期的温度夜间增强现象的全球变化和季节变化的统计。结果显示，太阳活动越强，夜间温度增强出现的概率和强度越大，出现多个夜间增强峰值的概率也更大。F10.7为80~100之间时，四个季节都出现了温度的夜间增强现象，并在不同的经度扇区均出现，但形态和强度有差异；而F10.7小于80时，春季和秋季的夜间增强现象更强、持续时间更长，而夏冬季则更弱。此外，是否出现夜间增强现象在不同扇区存在差异。
逃逸层大气温度的夜间增强现象是高层大气温度变化特征的重要组成部分，有助于增加对大气温度的认识以及对大气中性模式的完善。先前，由于高热层温度数据的匮乏，对中性温度夜间增强现象的研究主要基于单点及联合观测的地基FPI台站以及各种中性大气模式的现象及机制的模拟研究。本文的工作通过Swarm卫星加速度计的中性密度数据反演得到的逃逸层温度进行了太阳活动低年时期的温度夜间增强现象的全球变化和季节变化的统计。结果显示，太阳活动越强，夜间温度增强出现的概率和强度越大，出现多个夜间增强峰值的概率也更大。F10.7为80~100之间时，四个季节都出现了温度的夜间增强现象，并在不同的经度扇区均出现，但形态和强度有差异；而F10.7小于80时，春季和秋季的夜间增强现象更强、持续时间更长，而夏冬季则更弱。此外，是否出现夜间增强现象在不同扇区存在差异。
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doi: 10.11728/cjss2024-0019
摘要:
新型电磁弹射式微重力装置采用直线电机带动实验舱进行垂直运动来模拟微重力环境。与传统落塔相比，通过弹射方式进行抛物线运动能大大延长装置提供微重力环境的时间，但直线电机的驱动也为保证实验舱内的高微重力水平带来新的挑战。为了确保电机驱动下的实验舱环境能够满足微重力科学的实验要求，本文对电磁弹射落塔的多组电机分段拖动系统进行模型分析并提出分段控制方案，对影响微重力水平的电机协同问题和内外舱配合问题设计了位移-跟踪控制算法，最终实现了外舱低扰动和内舱高微重力的指标。目前实际系统已经建成并投入应用，采用了论文的电机系统控制方法，可以实现4s的高微重力水平控制，对于微重力科学实验装置的研究提供支撑作用。
新型电磁弹射式微重力装置采用直线电机带动实验舱进行垂直运动来模拟微重力环境。与传统落塔相比，通过弹射方式进行抛物线运动能大大延长装置提供微重力环境的时间，但直线电机的驱动也为保证实验舱内的高微重力水平带来新的挑战。为了确保电机驱动下的实验舱环境能够满足微重力科学的实验要求，本文对电磁弹射落塔的多组电机分段拖动系统进行模型分析并提出分段控制方案，对影响微重力水平的电机协同问题和内外舱配合问题设计了位移-跟踪控制算法，最终实现了外舱低扰动和内舱高微重力的指标。目前实际系统已经建成并投入应用，采用了论文的电机系统控制方法，可以实现4s的高微重力水平控制，对于微重力科学实验装置的研究提供支撑作用。
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doi: 10.11728/cjss2026.05.2025-0240
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doi: 10.11728/cjss2026.05.2025-0154
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doi: 10.11728/cjss2026.05.2025-0182
2026, 46(4): 859-890.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg05
2026, 46(4): 891-898.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg15
2026, 46(4): 899-906.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg14
2026, 46(4): 907-917.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg09
2026, 46(4): 918-922.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg19
2026, 46(4): 923-931.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg11
2026, 46(4): 932-936.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg08
2026, 46(4): 937-943.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg12
2026, 46(4): 944-960.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg10
2026, 46(4): 961-964.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg18
2026, 46(4): 974-990.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg17
2026, 46(4): 991-1002.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg06
2026, 46(4): 1003-1008.
doi: 10.11728/cjss2026.04.2026-yg13
