气象卫星数据传输系统的优化

一、气象卫星资料传输系统的优化(论文文献综述)

高浩,唐世浩,韩秀珍[1](2021)在《风云气象卫星发展及其应用》文中研究说明风云系列气象卫星是我国重要的空间基础设施,是气象现代化的重要标志。自1988年成功发射第1颗风云气象卫星以来,我国已成功发射了两代四型19颗风云系列气象卫星,目前8颗卫星在轨业务运行,已形成极轨和静止2个系列气象卫星的组网观测体系,实现了气象卫星系列化、业务化自主发展。风云气象卫星整体实力跻身国际先进行列,有力支撑了气象防灾减灾,为我国经济社会发展、"一带一路"建设等做出了重要贡献。介绍了我国风云气象卫星的发展历程,综述了卫星数据在数值天气预报、天气监测、气候和气候变化、生态环境灾害监测、农业遥感监测和"一带一路"服务等方面的研究和应用进展,展望了风云气象卫星的未来发展。

张羽丰[2](2021)在《基于OFDM和深度学习技术的LEO星地高速数传系统研究》文中进行了进一步梳理在近地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)上运行着大量的卫星,其中包括通信、气象、国土资源和科学探测等各种用途的卫星,在人类对科学的探索道路及提高人们的日常生活质量上起着重大的作用。目前,随着星载遥感设备的精度越来越高,单颗卫星的任务和功能越来越多,对高速数据传输的渴求越来越强烈,传统的卫星对地数据传输技术已经很难满足未来这些卫星的数据传输需求。X波段LEO卫星对地数据传输系统如今已经非常成熟,而研制更高频段的新型通信系统,例如基于Ku/Ka波段的LEO卫星对地数据传输系统,只能暂时缓解频谱资源紧张的问题,所以充分利用有限的频谱资源才是当下亟待解决的事情。在此背景下,本论文针对X波段LEO卫星对地数据传输系统的特点,对现有的基于以高频带利用率而闻名的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术的数据传输方案进行改进,同时引进深度学习技术用于改善整个通信系统性能,以求进一步提升LEO卫星数据下传的性能。本论文从OFDM技术的两个在实用上需要解决的问题入手,即信号带外功率谱密度衰减缓慢和信号功率的高峰均比问题。本论文具体完成了以下工作:1.传统的OFDM信号带外功率谱密度衰减缓慢,导致频带效率急剧降低,这也是限制了其在航天领域发展的原因之一。本论文提出了一种基于OFDM技术的新型传输信号,即混合调制滤波OFDM(Hybrid Modulation based Filtered Orthogonal Frequency Division Multiplexing,HMF-OFDM)信号,解决了OFDM信号带外衰减缓慢的问题。仿真结果表明,在-30 d B最低功率谱密度带宽的条件下,HMF-OFDM信号的频带效率可达传统OFDM信号的1.81倍。同时,采用混合调制的方式避免了滤波器对OFDM信号子载波的干扰,最大限度提高对频谱资源的利用。2.针对LEO卫星对地数据传输链路具有大载波频率偏移的特点,提出了一种基于长度可变的训练序列的符号定时同步算法,即滑动差分相关算法。传统基于数据辅助类的符号定时同步算法所依赖的训练序列持续时间较长,抗噪声性能较差及对载波频偏敏感。相比之下,滑动差分相关算法则可以通过预先评估信道的特性,来灵活调整训练序列的持续时间,进而最大化数据帧的持续时间以提高数据传输的吞吐量。另外,滑动差分相关算法还具有良好的抗噪声性能和对载波频偏的鲁棒性。仿真结果表明,滑动差分相关算法的抗载波频偏能力远远超过LEO卫星对地数据传输链路所带来的大载波频率偏移。3.为了解决LEO卫星对地数据传输系统的非线性特征对传输信号造成非线性失真的问题,本论文提出了一种基于深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)的数字信号恢复(Digital Signal Recovery,DSR)技术。该技术捕获了星载发射端的先验知识,例如射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier,RF-PA)的非线性特性,在接收端利用DNN来对先验知识进行建模用于提高接收信号质量。得益于DNN本身不受输入数据幅度的影响,且对高斯白噪声具有一定的鲁棒性,该技术可以抵御由LEO卫星对地通信信道引入的接收信号功率大范围变化和高斯白噪声的影响,得以在地面站对非线性失真(主要由星载RF-PA引入)的接收信号进行矫正,从而允许星载RF-PA工作在接近饱和区的状态,间接解决了OFDM信号功率的高峰均比的问题,以提高星载通信系统的功率效率。实验结果表明,与传统的功率回退技术相比,该技术在保证误差向量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)不变的情况下,可以将RF-PA的功率附加效率从32.6%提升至45%。同时,该技术还可以在变化范围为12 d B左右的接收信号功率下正常工作,而基于传统记忆多项式的DSR技术在如此大的功率变化范围下难以正常工作。4.在DSR技术的基础之上,本论文提出了一种基于DNN的滤波OFDM接收机设计。在此设计中,DNN不仅学习到了星载RF-PA的非线性特征,还学习了接收信号的调制方式,将非线性失真的恢复和数字信号的解调两个功能并入了同一个模块。与现有的基于DNN的接收机方案相比,该技术同时考虑了硬件和信道的特征。仿真结果表明,本论文提出的基于DNN的接收机可以适配至少五种滤波OFDM调制信号(QPSK、8PSK、8QAM、16QAM和16APSK)和两种典型的功放状态(Class AB和Class B)。这项技术有潜力在不对LEO卫星做出较大改动的条件下,直接提高已经在轨卫星的通信性能。同时,也为未来的LEO卫星对地数据传输系统提供一个可行方案。本论文以X波段LEO卫星对地数据传输为背景,对通信系统物理层面上做出了改进,并引入深度学习这一新兴技术,来提升通信系统的整体性能。通过实验和仿真分析,验证了本论文所提出技术,为未来LEO卫星对地数传系统提供了更多可行的技术方案。

张培昌,顾松山,王振会,魏鸣,官莉,郜海阳,寇蕾蕾[3](2021)在《气象万千探本索源——南京信息工程大学“大气探测学科”发展历程回顾与展望》文中进行了进一步梳理大气探测学科是大气科学学科重要的核心学科分支之一。我校大气探测学科从1973年创建至今,经47年的风雨征程,几代人的努力与执着,历经重组和调整,始终围绕学校发展目标,将专业建设与国家需求紧密接合,不断探索和加强人才培养、师资建设和提升科研水平,建立了特色鲜明的学科体系,为学校和中国气象事业的发展做出了重要贡献。本文概略介绍了大气探测学科内涵和我校大气探测学科概况,从初始建立、改革发展、发展提升等三个阶段描述学科沿革拓展、师资队伍壮大、实习实验设备、课程教材建设、基础理论技术研究、气象系统开发、学科建设成果及未来发展规划等。

姚乐宝[4](2020)在《基于GSI同化系统的风云四号卫星A星观测数据的直接同化试验研究》文中指出在同化系统中使用更加合理的背景误差协方差对于得到更加良好的资料同化效果至关重要。本文首先采用NMC(National Meteorological Center)方法针对中国区域构建更适合WRF-ARW(Advanced Research Weather Research and Forecasting)区域预报系统的B矩阵,并对比分析了其与GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统预设的NCEP(National Centers for Environmental Prediction)预报系统的B矩阵在分析变量间的平衡关系,分析控制变量的标准差、水平和垂直长度尺度等方面的特征差异。参照这些特征差异设计单点观测试验、背景误差协方差调优参数及纬度间隔敏感性试验,确定针对中国区域构建B矩阵的最佳调优参数及纬度间隔。并讨论其对一次季风低压强降水天气过程的循环同化和预报效果的影响。结果表明,采用最佳调优参数使用针对中国区域构建B矩阵的Sen6试验预报效果最佳,特别是其对V风分量场和相对湿度场的预报性能改进显着,同时也引出了GSI同化系统背景误差协方差参数调优(尤其是水平长度尺度参数调整)的两难问题。使用更高纬度分辨率B矩阵的试验虽然可以在一定程度上改善相对湿度场的预报效果,但其风场和温度场的预报性能较差。在此基础上,采用Hybrid同化方法使用针对中国区域构建B矩阵的Hyb3循环同化试验可以进一步改善预报效果,并在一定程度上修正个例模拟雨带的位置。FY-4A是我国新一代静止气象卫星,探讨FY-4A观测资料对同化与预报效果的影响具有较高的理论意义和实际应用价值。本文基于WRF/GSI框架测试了GSI同化系统对FY-4A AGRI(Advanced Geostationary Radiation Imager)红外通道辐射资料在晴空条件下的直接同化能力,并从辐射资料的预处理、云检测、初步质量控制与数据稀释、偏差订正及质量控制等几个方面详细介绍了GSI同化系统对FY-4A AGRI红外通道辐射资料进行分析同化的流程。设计多组资料同化与预报试验对比论证其对一次季风低压强降水天气过程的循环同化和预报效果的影响。结果表明,直接同化四个类GOES(Geostationary Operational Environmental Satellite)通道的E12IMAGER试验以及直接同化四个类GOES通道混合三个类AHI(Advanced Himawari Imager)通道的E14MIX试验可以在洋面上关键位置产生中心强度更大、水平分布范围更广、垂直涵盖层次更深厚的正水汽混合比分析增量;同时,显着提升U风分量场、V风分量场和温度场的预报性能,并在区域高分辨率数值预报中明显提升低层暖湿条件,显着改善特大暴雨落区范围和雨带形态走向。

姚彬[5](2020)在《星载光学成像仪快速辐射传输算法及其在模式评估中的应用研究》文中研究指明高时空分辨率气象卫星的快速发展和卫星数据的广泛应用,对辐射传输模拟的计算精度和效率都提出了更高要求。论文研发了适用于风云气象卫星光谱成像仪通道设计特点的快速辐射传输模式 FYRTM(Radiative Transfer Model for Fengyun radiometer),该算法可用于晴空以及有云和气溶胶的任意大气条件,在计算精度和效率上较国际同类算法都具有一定优势。同时,本论文以该辐射传输模式为基础开展辐射模拟,实现了利用卫星直接观测和辐射模拟对数值天气预报模式和大气再分析资料的评估,为模式及大气再分析资料提高云表征能力提供理论依据。为了实现更加准确和快速的辐射传输模拟,本文研发了针对云(冰云及水云)和气溶胶(六种气溶胶粒子)辐射特性计算模块,采用基于更接近实际观测的云或气溶胶光学特性,建立针对星载光学成像仪各通道单层散射介质的双向反射、双向透射及等效发射率等数据查算表,从而代替耗时的多次散射模拟,在保证计算精度的前提下,显着提高计算效率。对于大气气体吸收,研发了针对风云卫星光谱通道的相关K分布模型用于气体透过率的快速计算。地表反射和发射则通过地表反照率数据库实现。最终,通过对散射、吸收、地表和辐射传输全过程的系统耦合,实现了对晴空和有云/气溶胶大气条件下大气层顶部光谱辐亮度的快速、准确模拟。与精确的离散纵标辐射传输计算相比,FYRTM在太阳通道模拟反射率的相对误差在2%以内,在红外通道的模拟亮温差在1 K以内,但是计算效率在太阳通道和红外通道较精确模式分别快2个和3个数量级。与国际上同类型的快速辐射传输模式CRTM(Community Radiative Transfer Model)相比,FYRTM较CRTM有更高的模拟精度,同时,在红外通道计算效率上,FYRTM比CRTM快3倍。同时,利用大气再分析资料及卫星反演给出的大气情景,FYRTM模拟的各通道反射率/亮温与风云卫星光谱成像仪的实际观测结果也取得了很好的一致性。由于其突出的计算效率和精度,FYRTM模式将在风云卫星光学成像仪辐射定标、参数反演和资料同化等应用中发挥重要作用。利用数值模拟输出驱动快速辐射传输模式进行辐射模拟,可以将模式模拟结果转化为卫星辐射量,从而直接与卫星观测辐射量对比,避免以卫星反演或其他模式产品对数值模拟结果评估的不确定性。基于这样的直接辐射评估方法,本论文评估了中尺度天气预报模式 WRF(Weather Research and Forecasting model),个例研究表明,WRF 能较好模拟大尺度天气状态及云的分布,但是对中-低云的模拟存在一定低估(约50%),对高云的模拟反而取得了和观测较好的一致性。类似地,以Himawari-8卫星上先进光谱成像仪观测的太阳通道反射率和红外通道亮温为标准,评估了三种大气再分析资料(我国CRA(China Meteorological Administration Reanalysis data)、欧洲中期天气预报中心 ERA5(ECMWF’s Fifth-generation Reanalysis)、美国MERRA-2(Modern-Era Retrospective Analysis for Application,Version 2))对云的表征能力。在整个观测区域内,CRA、ERA5和MERRA-2都能较好地表征大气和云的特征,主要偏差位于赤道洋面上空和复杂下垫面区域。三种大气再分析资料中,基于ERA5的辐射模拟结果与观测结果的一致性最好,CRA与ERA5的质量相近,基于MERRA-2的结果与卫星观测差异偏大。综上,本文研发的适用风云气象卫星光学成像仪的快速辐射传输模式能准确、快速地模拟卫星观测辐射量,将为风云卫星仪器设计和产品开发等研究提供重要理论基础。而本文以辐射传输模拟为基础开展的模式评估,也将进一步提高我们对不同模式和资料的认识和理解,为其质量提高提供基础。

陈雨薇[6](2020)在《基于机器学习的卫星在轨长期管理数据处理》文中研究表明卫星在轨长期管理(长管)数据是卫星状态的一种反映。卫星运行到地面测控弧段时,地面接收卫星遥测系统下传的遥测数据,数据中包含与各子系统及卫星载荷相关的遥测参量数据,反映出显现及隐含的卫星自身状态信息及宇宙环境信息等。实时以及延时遥测数据中包含异常数据,其中一部分为错误数据,一部分为故障数据。导致卫星遥测数据异常的原因主要有如下几种:未提前通知的基地人为操作、卫星自身或装载的有效载荷运行状态异常、遥测数据传输过程中的编解码错误以及宇宙环境的变化等。卫星遥测数据的分析处理工作对保证卫星在轨正常运行十分重要。对于卫星遥测数据的监测,卫星在轨长管领域采用二十四小时有人值守的传统方式。当遥测数据出现异常情况时,监测人员在机器的辅助下结合自身监测经验判断卫星遥测异常数据是否为错误数据或故障数据。上述传统判断方式对于人力、时间等资源成本消耗大,对卫星长管遥测数据监测人员的相关知识储备量以及卫星运行监测中心与基地的联系实时性有较高的要求。针对卫星遥测数据传统监测方式存在的问题,本文对卫星在轨长管遥测数据的预测方法及异常检测方法开展研究。在对传统时间序列预测算法差分自回归移动平均模型ARIMA与机器学习长短时记忆网络模型LSTM进行比较分析的基础上,本文提出了LSTM-ARIMA融合神经网络时间序列预测模型以及基于预测模型的双门限异常检测模型,实现了对卫星长管遥测数据的准确预测以及对卫星长管遥测异常数据的异常检测。LSTM-ARIMA预测模型不仅考虑到卫星遥测参量数据自身的变化趋势,同时考虑了其他卫星长管遥测参量数据对目标遥测参量数据的影响,提升了卫星长管数据的预测准确率;双门限异常检测方法结合了专家知识对超差值门限及异常统计值门限进行设定,简单高效的实现对遥测参量数据的异常判断。上述卫星长管数据预测及异常检测模型准确度高、人为成本低,模型验证过程搭建寒武纪智能计算服务器,实现国产自主,具有良好的应用前景。

王体健,高太长,张宏昇,葛茂发,雷恒池,张培昌,张鹏,陆春松,刘超,张华,张强,廖宏,阚海东,冯兆忠,张义军,郄秀书,蔡旭晖,李蒙蒙,刘磊,佟胜睿[7](2019)在《新中国成立70年来的中国大气科学研究:大气物理与大气环境篇》文中研究说明新中国成立以来,中国大气物理与大气环境学科不断发展,为大气科学的发展提供了重要支撑,为国民经济的发展提供了重要保障.文章着重介绍新中国成立70年以来中国大气物理与大气环境学科发展的总体概况,梳理改革开放40年大气物理与大气环境学科的主要研究进展,总结21世纪以来的突出研究成果,指出面临的重大问题和挑战,提出未来的重点方向和发展建议.

闫振宇[8](2018)在《卫星云图优化方法的研究与实现》文中研究指明近年,我国气象卫星技术有了长足的发展,气象卫星云图的应用领域也越来越广,应用服务能力也越来越强,但越来越复杂的电磁环境使得部分气象卫星云图产生异常数据,丧失了科研应用价值,降低了气象卫星云图应用率。所以对这类卫星云图进行优化处理,提高卫星云图图像质量是一个十分有必要的。介绍了气象卫星云图的相关知识;阐述了气象卫星云图接收的相关原理;分析了可能影响卫星云图接收质量的因素,并对影响因素进行了分类与解析;对卫星云图受到干扰后可能出现的问题和表现进行了总结。分析了灰度直方图均衡化和平滑滤波等预处理方法,并结合气象卫星云图的特点进行了改进。改进后的直方图均衡化增加了卫星云图灰度值的动态范围,增强了卫星云图对比度,同时避免了因全局像素进行灰度值重新分配而造成的云图细节特征的损失;分析了均值滤波和中值滤波对云图中噪声的抑制作用,结合气象卫星云图的特点提出了一种双阈值判决的中值滤波方法,改进后的滤波方法不仅降低了处理的时间复杂度,还避免了卫星云图中的边缘信息的丢失。提出了一种基于霍夫变换的云图异常数据检测算法。实验表明,该算法显着降低了霍夫变换算法的时间复杂度。结合卫星云图异常数据特点对局部平滑滤波算法进行了改进,使修复后的卫星云图的完整性得到改善。最后,介绍了上述气象卫星云图处理技术在实际业务中的应用情况。介绍了算法应用系统的组成,说明了系统处理一张疑似含有异常数据的卫星云图的基本流程。并对系统的其他应用进行了介绍。

余堃[9](2018)在《卫星气象水文数据广播系统可靠性及其监控技术研究》文中研究指明气象水文信息传输共享是气象水文业务的核心环节之一,卫星气象水文数据广播接收系统是气象水文信息保障的重要业务系统,是各级气象水文台站获取业务数据的最主要手段。近年来,精细化、个性化气象水文保障对气象水文数据通信提出了宽带、大容量、高时效的要求,原系统广播分发数据的种类和数量以及数据传输的时效性、可靠性等方面已不适应发展需求,急需进行升级换代。论文针对卫星气象水文数据广播分发中的大数据量文件易丢包和传输时延大的问题,开展高阶协同喷泉码、资料接收状态监视等多类型数据可靠传输技术研究。论文首先介绍了卫星IP组播数据分发技术、数字编码技术和Windows消息机制,介绍了卫星气象水文数据广播接收系统架构。然后,根据业务性能要求,针对系统数据广播分发过程,设计了基于喷泉编码的传输码字方案,对数据包丢失和出错问题进行还原和纠错,结合工程实现阐述了接口的设计规则,并在实际卫星链路中对系统进行测试,验证喷泉编码方案能有效提高气象水文数据传输的时效性和可靠性。最后,针对系统数据接收过程,设计了资料接收状态监视系统,通过对广播资料特征的归纳、分析和定义,提出广播资料接收状态统计的四元组模型,实现接收资料的监视、统计和显示,为接收终端用户资料到报状态检查、资料到达状态统计和预警提供重要手段。

李炯卉[10](2018)在《基于可变编码多载波调制技术的星地高速数传系统研究》文中研究表明星-地链路高速高效数据传输技术是发展高精度低轨地球观测卫星系统的重要支撑技术之一。随着空间对地观测技术向高灵敏度、高精度、多任务、多功能的方向发展,星上存储并向地面站下行传输的数据量将有大幅提升,传统的星-地链路数据传输技术已很难满足未来有效载荷数据传输的需求。在此背景下,本文针对近地轨道星-地链路特点,从链路资源合理安排和提高带宽利用率两方面出发,研究提高星地数传效率的新型传输体制、系统架构及相关的关键性技术,目标在有限的数传时间内利用有限的功率和带宽资源,实现单通道Gbps的高速传输,将高吞吐量的星载数据下行传输给地面站。具体完成了以下研究工作:1、面向高精度有效载荷数据传输的需求,以“提高系统综合传输效率”为目标,研究高效高速星-地链路数据传输体制。以可变调制编码、正交多载波传输以及高阶数字调制和多码率信道编码为核心技术,提出“三层星地数传”体制。根据所提出的新体制,设计传输系统的总体架构和模块构成。2、“三层星地数传”体制以可变调制编码作为上层核心思想,本文针对星-地数传链路时变特征和数传系统设计需求,提出了优化链路效率的可变编码调制流程设计方法,以及相应的自动化设计算法。实现了对动态链路预算曲线的最佳拟合,充分利用链路功率资源,在数传时间窗口内获得最大的平均数据传输效率。3、“三层星地数传”体制以多载波传输作为中层核心技术,文本提出滤波准正交频分复用波形,详细讨论其波形设计与调制解调技术。所提出的传输波形具有高频谱效率、低运算复杂度、低传输开销的优势,适于星地数传场景,满足高速高效的星地数传需求。面向应用场景,优化波形参数,讨论多载波传输符号和物理层传输帧的数据结构。4、服务于“三层星地数传‖体制,研究相应的接收机同步算法。建立接收信号模型,针对性地提出帧检测与符号同步一体化算法、载波同步算法、采样偏差补偿算法和相位跟踪方法,研究其设计原理、性能评价以及硬件实现。针对星-地链路的时变多普勒效应做出快速的跟踪和补偿。通过系统级传输性能验证以及与现有体制和系统的对比分析,证明了本文的研究工作从传输体制上改善传输效率,有助于充分发挥现有成熟的X波段数传接收地面站的作用,为未来载有高精度、多功能载荷的复杂对地观测任务提供了数据传输方面的技术支持。

二、气象卫星资料传输系统的优化(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、气象卫星资料传输系统的优化(论文提纲范文)

(1)风云气象卫星发展及其应用(论文提纲范文)

1 风云气象卫星发展历程
    1.1 风云极轨气象卫星
    1.2 风云静止气象卫星
2 风云气象卫星遥感应用
    2.1 数值天气预报领域应用
    2.2 天气监测领域应用
    2.3 气候和气候变化领域应用
    2.4 生态环境灾害监测应用
    2.5 农业遥感监测应用
    2.6“一带一路”服务应用
3 结论

(2)基于OFDM和深度学习技术的LEO星地高速数传系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 LEO对地观测卫星对地数传能力现状
        1.2.1 国内对地观测卫星的对地数传能力现状
        1.2.2 国外对地观测卫星的对地数传能力现状
    1.3 相关技术发展现状
        1.3.1 OFDM技术
        1.3.2 深度学习技术
    1.4 论文的主要研究内容
    1.5 论文的创新性
    1.6 论文结构
第2章 基于OFDM技术的LEO卫星对地数据传输系统模型分析
    2.1 引言
    2.2 LEO卫星对地数据传输信道模型
        2.2.1 时变的接收功率
        2.2.2 多普勒效应
    2.3 OFDM技术的特征分析
        2.3.1 OFDM信号带外功率谱密度分析
        2.3.2 OFDM信号功率的峰均比分析
    2.4 RF-PA的非线性特征
    2.5 本章小结
第3章 混合调制滤波OFDM技术
    3.1 引言
    3.2 f-OFDM信号设计
        3.2.1 滤波器设计
        3.2.2 f-OFDM波形
    3.3 HMF-OFDM调制解调原理
    3.4 HMF-OFDM信号的频带效率
    3.5 本章小结
第4章 适用于LEO卫星对地数传系统的OFDM符号定时同步
    4.1 引言
    4.2 载波频率偏移的数学模型
    4.3 可变长度同步帧头的设计
    4.4 滑动差分相关算法
    4.5 性能和结果分析
        4.5.1 LEO卫星对地数据传输信道下的性能分析
        4.5.2 不同长度短训练序列群的性能分析
    4.6 本章小结
第5章 基于深度神经网络的数字信号恢复技术
    5.1 引言
    5.2 深度学习概述
    5.3 DNN-DSR技术
        5.3.1 DNN-DSR技术流程
        5.3.2 DNN-DSR技术原理分析
    5.4 性能与结果分析
        5.4.1 实验环境
        5.4.2 计算资源分析
        5.4.3 EVM, BER和SNR之间的关系
        5.4.4 RF-PA功率效率分析
        5.4.5 噪声鲁棒性分析
        5.4.6 功率不相关性分析
    5.5 本章小结
第6章 基于深度神经网络的f-OFDM接收机设计
    6.1 引言
    6.2 通信系统结构与参数设置
    6.3 DNN结构与参数设置
    6.4 可行性分析
    6.5 性能分析
    6.6 本章小结
第7章 总结和展望
    7.1 工作总结
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)气象万千探本索源——南京信息工程大学“大气探测学科”发展历程回顾与展望(论文提纲范文)

1 大气探测学科内涵与我校大气探测学科概况
    1.1 大气探测学科内涵
    1.2 我校大气探测学科概况
2 我校大气探测学科发展历程及主要成果
    2.1 初始建立阶段(1973—1977年)
    2.2 改革、发展阶段(1977—2008年)
        2.2.1 学科沿革拓展
        2.2.2 师资队伍壮大
        2.2.3 实习实验设备
        2.2.4 课程教材建设
        2.2.5 基础理论技术研究
        1)非球形降水粒子微波电磁特性的研究
        2)大气折射指数对雷达波束影响
        3)多普勒天气雷达风场反演方法的研究
        4)开展天气雷达组网拼图技术的研究
        5)天气雷达资料的收集和预处理方法研究
        6)建成国内第一个“数字化天气雷达定量估测区域降水量业务系统”
        7)长江三角洲地区灾害性天气预报研究
        8)双PRF扩展不模糊速度范围新方法研究
        9)回波衰减订正的研究
        10)气象卫星数据的计算机处理系统研发与应用
        2.2.6 气象工程系统开发
        1)积极参与国家现代多普勒天气雷达网建设
        2)天气雷达二次气象产品开发平台及系统软件
        3)前向散射能见度仪的研制
        4)大气中飞行昆虫监测雷达、大气中漂浮作物花粉自动釆集器及雾水采集器的研制
    2.3 发展提高阶段(2008年—现在)
        1)基于TRMM星载雷达的我国S波段业务雷达网反射率因子一致性研究
        2)机载气象雷达云雨探测系统和强降水系统的临近预报研究(Wei et al.,2009)
        3)大气粒子散射理论研究、大气辐射传输算法和模式的开发
        4)多源卫星遥感数据的产品开发和应用
        5)天气雷达数据反演与气象应用
        6)大气探测新方法、技术和装备的研发
3 我校大气探测学科未来发展方向
    1)雷达气象方向
    2)卫星气象方向
    3)各种波段遥感技术和装备方向
    4)大气辐射传输方向
4 结语

(4)基于GSI同化系统的风云四号卫星A星观测数据的直接同化试验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外相关研究成果与进展评述
        1.2.1 分析同化基本方法的历史发展
        1.2.2 同化系统背景误差协方差的相关研究进展
        1.2.3 地球同步气象卫星观测资料的同化工作进展
    1.3 课题研究内容及框架
第二章 模式系统、观测资料与评估方法
    2.1 模式系统简介
        2.1.1 天气研究和预报模式
        2.1.2 格点统计插值同化系统
        2.1.3 快速辐射传输模式
        2.1.4 统一后处理系统
        2.1.5 模式评估工具
    2.2 观测资料简介
        2.2.1 表示气象数据的二进制通用格式
        2.2.2 常规观测资料
        2.2.3 FY-4A气象卫星
    2.3 试验结果的评估检验方法
        2.3.1 针对气象要素场的检验
        2.3.2 针对降水评分的检验
第三章 GSI同化系统的背景误差协方差特征及对预报的影响
    3.1 基于GSI同化系统的背景误差协方差计算模型
        3.1.1 3DVar物理空间分析方案
        3.1.2 在GSI同化系统中3DVar数学理论的极小化步骤
        3.1.3 在GSI同化系统中背景误差协方差的应用
        3.1.4 单变量与多变量相关的背景误差协方差平衡关系计算方案
        3.1.5 为GSI同化系统生成本地化背景误差协方差
        3.1.6 在GSI同化系统中背景误差协方差的存储结构
    3.2 基于GSI同化系统的背景误差协方差特征结构
        3.2.1 平衡关系
        3.2.2 标准差
        3.2.3 水平长度尺度
        3.2.4 垂直长度尺度
    3.3 背景误差协方差单点观测试验及同化参数调优
        3.3.1 试验设置
        3.3.2 背景误差协方差单点观测试验
    3.4 背景误差协方差调优参数敏感性试验
        3.4.1 试验设计
        3.4.2 背景误差协方差调优参数敏感性试验结果
    3.5 背景误差协方差纬度间隔敏感性试验
        3.5.1 试验设计
        3.5.2 背景误差协方差纬度间隔敏感性试验结果
    3.6 一次季风低压强降水天气过程的循环同化试验
        3.6.1 试验设计
        3.6.2 循环同化方案设置
        3.6.3 变分同化系统代价函数及梯度诊断分析
        3.6.4 分析增量诊断分析
        3.6.5 循环同化试验结果
        3.6.6 循环同化试验24h累积降水结果
第四章 FY-4A卫星AGRI辐射资料在区域高分辨率数值预报中的直接同化试验研究
    4.1 资料简介与试验设计
        4.1.1 先进地球同步辐射成像仪通道特征
        4.1.2 试验设计
    4.2 资料同化
        4.2.1 FY-4A AGRI红外通道辐射资料的预处理
        4.2.2 云检测
        4.2.3 初步质量控制与数据稀释
        4.2.4 偏差订正
        4.2.5 质量控制
        4.2.6 背景场对观测的拟合与分析增量
    4.3 预报影响
        4.3.1 风场、温度场和相对湿度场预报影响
        4.3.2 定量降水预报影响
        4.3.3 强天气爆发的诊断
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者在读期间科研成果简介
致谢

(5)星载光学成像仪快速辐射传输算法及其在模式评估中的应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 卫星遥感大气发展概况
    1.2 快速辐射传输模拟的重要性
    1.3 大气辐射传输研究进展
        1.3.1 大气辐射传输计算
        1.3.2 快速辐射传输计算
    1.4 主要研究内容和章节安排
第二章 数据介绍
    2.1 卫星光谱成像仪及数据
        2.1.1 风云四号A星和AGRI光谱成像仪
        2.1.2 风云三号D星和MERSⅠ-Ⅱ光谱成像仪
        2.1.3 风云二号E星和VISSR光谱成像仪
        2.1.4 Himawari-8卫星和AHI光谱成像仪
        2.1.5 MODIS光谱成像仪
    2.2 大气再分析资料
        2.2.1 CRA大气再分析资料
        2.2.2 ERA5大气再分析资料
        2.2.3 MERRA-2大气再分析资料
    2.3 本章小结
第三章 风云卫星光谱成像仪快速辐射传输模式FYRTM
    3.1 快速辐射传输模式
        3.1.1 大气气体吸收计算
        3.1.2 云、气溶胶散射计算
        3.1.3 地表辐射特性计算
        3.1.4 辐射传输模式计算
    3.2 FYRTM快速辐射传输模式对比验证
        3.2.1 FYRTM与精确辐射传输模式对比分析
        3.2.2 FYRTM与通用辐射传输模式CRTM对比分析
    3.3 FYRTM模拟卫星观测辐射量
    3.4 本章小结
第四章 快速辐射传输模式的辐射模拟
    4.1 快速辐射传输模式与数值预报模式参数转化
    4.2 基于辐射模拟的云分析方法
    4.3 本章小结
第五章 基于FYRTM的辐射模拟对数值预报模式的评估
    5.1 WRF模拟个例介绍
    5.2 基于WRF模拟参数的转化算法优化
    5.3 基于FYRTM的辐射模拟对数值计算云评估
    5.4 本章小结
第六章 基于辐射模拟的大气再分析资料质量分析
    6.1 个例研究
    6.2 长时间序列分析
    6.3 本章小结
第七章 总结与讨论
    7.1 研究总结
    7.2 论文特色与创新
    7.3 问题与展望
致谢
参考文献
附件:缩略语表
作者简介

(6)基于机器学习的卫星在轨长期管理数据处理(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究框架
    1.4 论文结构安排
第二章 卫星在轨长管数据预测与异常检测原理
    2.1 卫星系统及在轨长管数据特点
    2.2 卫星在轨长管数据预测技术
        2.2.1 基于多项式拟合外推的预测技术
        2.2.2 基于差分自回归移动平均的预测技术
        2.2.3 基于支持向量机的预测技术
    2.3 卫星在轨长管数据异常检测技术
        2.3.1 基于动态特征的异常检测技术
        2.3.2 基于聚类方法的异常检测技术
    2.4 现有技术的局限性
    2.5 本章小结
第三章 基于机器学习的卫星长管数据预测与异常检测原理
    3.1 长短时记忆网络
        3.1.1 循环神经网络
        3.1.2 LSTM基本单元及前向传播
        3.1.3 反向传播
    3.2 异常状态判断
    3.3 基于机器学习的卫星在轨长管数据预测及异常检测模型
    3.4 本章小结
第四章 卫星在轨长管数据预测与异常检测模型搭建
    4.1 特征工程
        4.1.1 卫星长管数据预处理
        4.1.2 特征筛选
    4.2 算法优化
        4.2.1 激活函数及损失函数
        4.2.2 优化器
    4.3 寒武纪智能计算服务器
    4.4 卫星在轨长管数据预测及异常检测模型应用效果
        4.4.1 卫星在轨长管数据预测
        4.4.2 卫星在轨长管数据异常检测
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文

(7)新中国成立70年来的中国大气科学研究:大气物理与大气环境篇(论文提纲范文)

1 引言
2 新中国成立以来大气物理与大气环境学科发展的总体概况
    2.1 大气物理
    2.2 大气环境和大气化学
    2.3 大气探测和大气遥感
3 改革开放40年大气物理与大气环境学科的主要研究进展
    3.1 大气边界层物理
        3.1.1 物理实验研究
        3.1.2 理论和方法研究
        3.1.3 数值模拟研究
    3.2 云雾物理
    3.3 大气辐射
    3.4 大气电学
    3.5 大气化学
    3.6 大气环境
        3.6.1 大气环境模式
        3.6.2 大气污染效应
        3.6.3 大气污染管控
    3.7 大气探测与大气遥感
        3.7.1 地面(海面)气象观测
        3.7.2 高空气象探测
        3.7.3 大气遥感
        3.7.4 科学观测和科学试验
    3.8 气象雷达探测
    3.9 气象卫星遥感
4 21世纪以来大气物理与大气环境学科的突出研究成果
    4.1 大气边界层物理
    4.2 云雾物理
    4.3 大气辐射
    4.4 大气电学
    4.5 大气化学
    4.6 大气环境
    4.7 大气探测与大气遥感
    4.8 气象雷达探测
    4.9 气象卫星遥感
5 大气物理与大气环境学科未来发展展望
    5.1 大气物理
    5.2 大气环境与大气化学
    5.3 大气探测与大气遥感

(8)卫星云图优化方法的研究与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要内容及结构
第2章 气象卫星云图及数据接收
    2.1 卫星云图及其分类
        2.1.1 卫星云图概述
        2.1.2 卫星云图的分类
    2.2 卫星云图数据接收
        2.2.1 气象卫星数据接收系统概述
        2.2.2 影响卫星云图接收质量的因素
    2.3 卫星云图的特点
    2.4 本章小结
第3章 卫星云图预处理
    3.1 卫星云图直方图增强
        3.1.1 直方图均衡
        3.1.2 卫星云图的直方图均衡
        3.1.3 算法仿真验证
    3.2 卫星云图的去噪处理
        3.2.1 滤波性能的评价参数
        3.2.2 卫星云图高斯噪声的处理
        3.2.3 卫星云图的椒盐噪声处理
    3.3 本章小结
第4章 气象卫星云图异常数据优化
    4.1 卫星云图异常数据的检测
        4.1.1 基于Hough变换的异常数据检测
        4.1.2 异常数据检测算法的仿真
    4.2 卫星云图异常数据的修补
        4.2.1 基于局部平滑的云图修补
        4.2.2 异常数据修补的算法仿真
    4.3 本章小结
第5章 卫星云图优化算法的应用
    5.1 业务应用系统的框架
    5.2 业务应用系统的工作流程
    5.3 系统的优缺点
    5.4 算法的其他应用
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢

(9)卫星气象水文数据广播系统可靠性及其监控技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和目的
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容和贡献
    1.4 论文组织结构
第二章 相关技术研究
    2.1 卫星IP组播数据分发技术
        2.1.1 卫星IP组播技术概述
        2.1.2 组播网络体系结构与原理
        2.1.3 组播地址分配与MAC地址
        2.1.4 组播应用程序接口与编程
        2.1.5 卫星IP组播的局限性
    2.2 数据编码技术
        2.2.1 纠错编码技术
        2.2.2 删除信道传输特性
        2.2.3 喷泉码
    2.3 Windows消息机制
        2.3.1 Windows消息机制组成
        2.3.2 Windows文件系统监视
    2.4 本章小结
第三章 系统总体设计
    3.1 体系架构
    3.2 系统组成与功能
    3.3 工作流程
    3.4 系统接口关系
    3.5 系统可靠性及数据分发效率设计
    3.6 本章小结
第四章 基于喷泉编码的数据传输方法
    4.1 编译码原理
    4.2 码字构造
        4.2.1 基于GF(2)扩展域的多进制数字喷泉编码
        4.2.2 度分布
        4.2.3 基于信息熵理论的编码系数筛选方法
        4.2.4 码字特点
    4.3 工程实现
        4.3.1 喷泉码编码器接口
        4.3.2 喷泉码编码器接口
    4.4 离线评测
        4.4.1 数据选择
        4.4.2 离线部署
        4.4.3 测试过程
        4.4.4 测试结果
    4.5 本章小结
第五章 资料接收状态监视系统设计
    5.1 系统架构设计
    5.2 广播信息接收状态特征规范
        5.2.1 广播资料接收状态特征分析
        5.2.2 广播资料接收状态特征定义
        5.2.3 广播资料接收状态特征描述
    5.3 广播资料接收状态获取
        5.3.1 实时接收状态获取
        5.3.2 历史资料状态获取
        5.3.3 广播列表获取
    5.4 广播资料接收状态显示
        5.4.1 状态显示体系结构
        5.4.2 状态显示界面设计
    5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 总结
    6.2 下一步工作
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

(10)基于可变编码多载波调制技术的星地高速数传系统研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外技术发展状况
        1.2.1 空间对地观测技术的发展趋势
        1.2.2 星-地链路数据传输能力现状
        1.2.2.1 国外高精度对地观测卫星的对地数传能力
        1.2.2.2 国内高精度对地观测卫星的对地数传能力
        1.2.3 相关技术的发展现状
        1.2.3.1 高增益天线技术的发展
        1.2.3.2 数字调制技术与信道纠错编码的发展
        1.2.3.3 可变编码调制技术与自适应编码调制技术的发展
        1.2.3.4 正交多载波传输技术的发展
    1.3 论文研究内容
    1.4 论文创新工作
    1.5 论文结构
第2章 星-地数据传输链路模型
    2.1 引言
    2.2 低轨星-地数传链路
    2.3 链路预算模型
        2.3.1 链路输入功率
        2.3.2 链路传输损耗
        2.3.3 系统噪声
        2.3.4 链路方程
        2.3.5 链路余量
    2.4 链路时变特征分析
        2.4.1 链路动态的载噪比
        2.4.2 时变的多普勒效应
    2.5 本章小结
第3章 星地链路高速数传体制研究
    3.1 引言
    3.2 “三层星地数传”体制结构
        3.2.1 高阶数字调制及多码率信道编码技术
        3.2.2 正交多载波传输技术
        3.2.3 可变编码调制技术
        3.2.4 “三层”体制的逻辑构型
    3.3 “三层”体制下星地传输系统的总体架构设计
        3.3.1 发射机结构设计
        3.3.2 接收机结构设计
    3.4 本章小结
    3.5 附录
第4章 可变调制编码流程设计
    4.1 引言
    4.2 优化数据传输效率的VCM流程设计
        4.2.1 VCM流程的定义
        4.2.2 优化问题的数学模型
        4.2.3 VCM流程设计算法
        4.2.4 自动化辅助设计方案
    4.3 流程设计实例
    4.4 本章小结
第5章 星-地正交多载波传输技术研究
    5.1 引言
    5.2 滤波准正交频分复用波形设计
        5.2.1 F-OFDM波形原理和性质
        5.2.2 软截断滤波器的设计
        5.2.3 F-QOFDM信号的频谱效率
    5.3 F-QOFDM调制解调技术
        5.3.1 F-QOFDM的调制
        5.3.2 F-QOFDM的解调
    5.4 星地链路数传多载波符号设计
        5.4.1 多载波传输符号的构成
        5.4.2 符号参数设计
    5.5 物理层传输帧结构设计
        5.5.1 物理层传输帧的组成
        5.5.2 帧头设计
        5.5.3 系统传输开销与组帧效率
    5.6 本章小结
第6章 星-地数传接收机同步方法研究
    6.1 引言
    6.2 接收信号模型与同步要求
        6.2.1 考虑多普勒效应的接收信号模型
        6.2.2 载波频率偏移和带宽扩展对传输信号的影响
        6.2.3 采样间隔偏差对传输信号的影响
        6.2.4 接收端同步要求
    6.3 帧检测与符号同步
        6.3.1 移位差分相关双峰检测算法
        6.3.2 前导结构相关算法
        6.3.3 帧检测与符号同步一体化设计
    6.4 载波粗同步方法
        6.4.1 数据辅助型最大似然算法
        6.4.2 载波粗同步的实现
        6.4.3 性能分析
    6.5 采样偏差补偿方法
        6.5.1 基于导频相关的采样偏差补偿算法
        6.5.2 采样偏差补偿的实现
        6.5.3 性能分析
    6.6 剩余相位跟踪方法
        6.6.1 基于导频分析的剩余相位跟踪算法
        6.6.2 剩余相位跟踪的实现
        6.6.3 性能分析
    6.7 本章小结
第7章 高速星-地数传体制的应用与系统传输性能分析
    7.1 引言
    7.2 星-地数传链路设计与系统工作环境
    7.3 误码率性能分析
        7.3.1 仿真设置
        7.3.2 CODMOD解调门限
        7.3.3 VCM流程
    7.4 传输有效性分析
        7.4.1 回退系数与综合传输效率分析
        7.4.2 系统传输速度与吞吐量
    7.5 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 全文总结
    8.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

四、气象卫星资料传输系统的优化(论文参考文献)

  • [1]风云气象卫星发展及其应用[J]. 高浩,唐世浩,韩秀珍. 科技导报, 2021(15)
  • [2]基于OFDM和深度学习技术的LEO星地高速数传系统研究[D]. 张羽丰. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2021(01)
  • [3]气象万千探本索源——南京信息工程大学“大气探测学科”发展历程回顾与展望[J]. 张培昌,顾松山,王振会,魏鸣,官莉,郜海阳,寇蕾蕾. 大气科学学报, 2021(02)
  • [4]基于GSI同化系统的风云四号卫星A星观测数据的直接同化试验研究[D]. 姚乐宝. 成都信息工程大学, 2020
  • [5]星载光学成像仪快速辐射传输算法及其在模式评估中的应用研究[D]. 姚彬. 南京信息工程大学, 2020(01)
  • [6]基于机器学习的卫星在轨长期管理数据处理[D]. 陈雨薇. 上海交通大学, 2020(01)
  • [7]新中国成立70年来的中国大气科学研究:大气物理与大气环境篇[J]. 王体健,高太长,张宏昇,葛茂发,雷恒池,张培昌,张鹏,陆春松,刘超,张华,张强,廖宏,阚海东,冯兆忠,张义军,郄秀书,蔡旭晖,李蒙蒙,刘磊,佟胜睿. 中国科学:地球科学, 2019(12)
  • [8]卫星云图优化方法的研究与实现[D]. 闫振宇. 北京工业大学, 2018(03)
  • [9]卫星气象水文数据广播系统可靠性及其监控技术研究[D]. 余堃. 国防科技大学, 2018(02)
  • [10]基于可变编码多载波调制技术的星地高速数传系统研究[D]. 李炯卉. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2018(12)
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