摘要：基于武汉大学研制的艇载式太赫兹探测仪ATMI(Airborne THz Measure Instrument),分析ATMI在地基与空基探测模式下对大气温度廊线的反演能力.针对ATMI样机的硬件参数,在空基和地基测量模式下,建立不同纬度下大气辐射传输模型,讨论在不同纬度下ATMI使用BP神经网络算法对于大气温度廊线的反演能力.样机出厂后在中纬度地区进行了一个月的地基实测,通过实测数据验证ATMI样机对于大气温度廊线反演的能力.实测结果表明,所研发的ATMI样机在地基反演中在0~36 km高度范围内精度优于1 K,在一定高度范围内最高精度可优于0.3 K,证明了所研制的艇载式太赫兹探测仪对大气温度廊线反演的有效性与准确性,稳定度与精度达到设计指标,显示其在太赫兹科学和临近空间环境监测中的广泛应用潜力.

摘要：部分反射中频雷达用于探测60～100 km高度的大气风场和电子密度,是MLT(mesosphere-lower thermosphere)区域风场和电子密度常规观测的最主要手段,是中层大气风场参考模式的最重要的资料来源。目前,我国还缺乏独立生产建造此类探测雷达的能力。依据我国首部自行研制的武汉部分反射MF雷达的技术功能和指标要求,对其天线进行设计。天线的设计考虑了测风算法、电子密度算法、回波机制等多种因素,以及天线架设高度对天线参数的影响,并据此对两种SA天线阵方案进行仿真对比分析。

摘要：结合定频和扫频探测的特点,提出了一种新的探测模式——跳频探测,它可以用于对电离层局部频率精细结构的研究,也可以用于全频段电离层概貌的获取。单站电离层探测系统利用跳频探测模式实现的探测结果表明:在自动跳频探测模式设计中,采用的多线程技术可以很好地实现探测系统硬件控制、数据处理、信息提取与显示、人机交互和自动探测功能,满足探测的实时性要求。同时,采用Matlab引擎技术完成跳频探测数据的处理和显示,使软件获得强大的数据处理和显示能力,并具有开放性,易于升级。

摘要：采用空分天线测风模式的中频雷达在使用全相关分析算法时,天线阵尺度的变化会带来风速风向的计算偏差,称为三角尺度效应.由于三角尺度效应的存在,中频雷达天线设计必须考虑天线阵尺度的影响因素.本文主要从两个方面分析天线阵尺度对MF雷达风场探测的影响:(1)天线阵尺度对互相关函数最大值校正误差的影响;(2)天线阵尺度对数据采信率的影响.分析结果表明:为保证较高的数据采信率,天线阵尺度应小于衍射图尺度.而在满足天线阵尺度小于衍射图尺度的范围内,选择较大的天线尺度将有助于提高平均测风精度.最后提出了中频雷达天线阵尺度选择建议.

摘要：为武汉电离层斜向探测系统设计了一种新的时间同步方式。该同步方式利用全球定位系统(GPS)接收机输出的时钟信号校正高性能恒温晶振输出的参考时钟信号,从而获得稳定可靠的秒脉冲信号来用作斜测系统的时间同步信号。在预定的探测时刻,单片机利用该信号控制斜测系统的发射端和接收端同时开始工作,从而实现时间同步。实验结果表明:该时间同步方式在获得GPS卫星信号的情况下,时间同步精度可达到30ns。而在未获得GPS卫星信号的24小时内,时间同步精度可达到1μs。在获得和一定时间内未获得GPS卫星信号的情况下,采用该时间同步方式的武汉电离层斜向探测系统都成功地获得了斜向探测电离图,从而很好地满足了探测需求。

摘要：讨论的电离层斜向返回探测雷达的波形产生器是以软件无线电理论为基本思想设计了一台通用短波及超短波雷达波形产生平台。波形产生器主要由DSP和数字上变频器构成,DSP作为主控制器设定数字上变频器的调制方式和输出波形。因此雷达能够发射调幅、调频、调相和各种复合调制信号,实现多种电离层探测方式,从而可以实时获得丰富的电离层探测数据。

摘要：采用伪随机编码、脉冲压缩和相干频谱积累技术,获得27 dB的相位编码脉冲压缩增益和21 dB的相干频谱积累增益,从而在小功率下实现远距离探测。采用等间隔收发新型探测体制,实现2 000 km范围内的无距离盲区探测和获得所用伪随机序列的最大增益性能。依据软件化雷达思想,通过可编程数字信号处理技术来实现雷达的大部分功能,从而使雷达具有良好的可编程、可配置和易升级性能。在整体结构上,采用PXI(外围部件互联总线面向仪器的扩展)总线技术,该雷达设计成为一个模块化、小体积的PXI系统。实际探测结果表明:在发射功率为100 W的情况下,该雷达清晰地获得了2 000 km内的返回散射扫频电离图和返回散射扫频多普勒电离图。

摘要：介绍伪随机码调相脉冲压缩体制的新型电离层斜向返回探测系统的概况,重点讨论基于软件无线电思想的探测系统核心部件-主控制器的设计与实现。实验探测结果表明,该系统具有探测功率低、距离分辩率高的特点,能够同时获取电离层多普勒信息和“距离—频率—幅度”探测图。实测过程中,自主研制的由DSPs、FPGA器件构成的主控制器工作稳定,运行良好,满足探测要求,使系统具备开放、灵活、通用和易于升级等优点。

摘要：提出了单站电离层探测系统上位机集成软件系统的一种设计方案.针对探测系统多功能化、硬件升级和算法发展导致需求不断变更的特点,采用3层的层次体系结构,设计了探测系统的硬件控制模块;采用面向对象的软件体系,设计了信息处理模块.利用Matlab的计算与显示功能,实现了人机交互、硬件控制、探测管理、数据处理、数据存储和可视化的需求.采用多线程技术解决系统实时性问题,使通用计算机具有了控制器、终端显示器和数据处理机的功能.本软件具有体系结构稳定、代码复用率高、易于升级和功能扩展等优点,可满足实际探测需求.

摘要：为在武汉电离层斜向返回探测系统(Wuhan ionospheric oblique backscattering sounding system,WIOBSS)中实现低的发射功率、远的探测距离、比较强的抗干扰等技术要求,根据WIOBSS的特点,提出了脉间二相编码等间隔收发探测模式。在这种新型探测模式中,WIOBSS采用发射长持续时间探测信号的方式来积累回波能量,并采用具有良好自相关性的二元伪随机序列m序列和近完美序列来对相位进行调制。另外,一套采用软件无线电和面向仪器系统的外围部件互连扩展(Pci eXtension for instru mentation,PXI)总线技术的软件化发射模块被设计用于实现这种新型探测模式。实际探测结果表明,采用该发射模块的WIOBSS在发射功率非常小的情况下成功地实现了2000 km范围内的电离层状态探测。