本期目录
前沿创新
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大兴安岭中段破头山高岭土矿床：蚀变岩帽识别及其意义
- 宋国学, 秦彰玮, 张岱岳, 郑方顺, 熊玉新
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2025, 42 (3):
289-303.
DOI: 10.7523/j.ucas.2024.065
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摘要 (
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大兴安岭地区火山岩-深成岩面积约占75%，以发育与岩浆-热液活动相关的铜、钼、锡、铅锌、金银以及稀有金属矿产为特色。破头山高岭土矿所在的大兴安岭中段主要发育斑岩-浅成低温-隐爆角砾岩-矽卡岩复合成矿系统，但整体勘查程度较低。破头山高岭土矿地表剥露区及浅钻岩芯样品中识别出高岭石、地开石、明矾石、叶蜡石、微脉石英、玉髓石英、绢云母、绿泥石、水铝石、硬石膏、重晶石、黄铁矿、闪锌矿、碲铅矿、深红银矿、辰砂、褐铁矿等矿物，尤以发育高岭石化、地开石化、明矾石化、黏土化、硅化(玉髓石英)等低温高级泥化蚀变为特征，属于斑岩-浅成低温热液系统顶部特征的蚀变岩帽。结合矿区内识别出的特征蚀变矿物、微量金属矿物以及4种不同的热液角砾岩，推测破头山蚀变岩帽的深部可能存在隐伏的含矿岩浆-热液系统。对大兴安岭区域来说，古生代至中生代大范围的岩浆活动以及湿润肥厚的森林覆盖层为蚀变岩帽的发育和保存提供了充分条件，建议未来的地质研究和勘查工作可更多关注蚀变岩帽，识别出更多新的蚀变岩帽、查明矿物组合特征并研究其成因机制，为进一步开展区域隐伏含矿岩浆-热液系统的勘查工作提供理论支持。
数学与物理学
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仿蝙蝠翼变形挥拍的气动力特性
- 朱博闻, 余永亮
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2025, 42 (3):
304-314.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.051
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摘要 (
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采用简化的几何模型模拟蝙蝠翼的形态和变形挥拍，用计算流体力学方法研究仿蝙蝠翼变形挥拍的气动力特性。建立平行四边形的内翼和三角形组合的外翼模型，翼的变形分为面积变化、外翼弯曲、弓形变形和翼面扭转4类，并根据实验数据设定慢速飞行和快速飞行2种运动模式。结果表明，在慢速和快速2种飞行模式下，模型蝙蝠翼气动力的时间变化和空间分布是相似的，升力和推力均在下拍过程产生，而上挥过程的气动力均较小。推力完全依靠外翼产生，而升力则由外翼和内翼共同产生。进一步分析表明，慢速模式适应低速飞行，主要依靠调节攻角适应不同的飞行速度，频率在较小范围改变即可；快速模式适应快速飞行，主要依靠调节挥拍频率满足不同速度下的气动力平衡，攻角的调节范围较小。
材料科学
环境科学与地理学
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中国区域创新能力与经济发展水平关系的实证研究
- 曹莎, 颜梦雪, 任梅, 张玉
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2025, 42 (3):
339-349.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.078
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摘要 (
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采用因子分析、耦合协调度模型、泰尔指数、向量自回归模型等方法，并结合地理学空间表达，对2002—2020年中国区域创新能力与经济发展水平协调效益以及二者的动态演变过程进行具体分析。结果发现：1)2002—2020年，中国区域创新能力与经济发展水平之间呈现同步增长态势，耦合协调性由弱转强，大致经过了“协调滞后型(2002—2006年)→协调过渡型(2008—2010年)→协调发展型(2012—2020年)”的时间演变过程，呈现出趋向于优质协调过渡的阶段性特征。2)从空间上看，耦合协调度自沿海向内陆递减，呈现明显的阶梯状分布特征。耦合协调度的泰尔指数在0.033 6~0.071 2间波动，区域空间差异较小且存在减小趋势。相比于组内差距，组间差距更为显著。东部地区、西部地区组内差距以及贡献率明显高于中部地区、东北地区，二者对全国整体地域差异的影响力度较大。3)区域创新能力与经济发展水平之间存在着长期稳定的均衡关系，经济发展水平是区域创新能力的单向格兰杰原因，但区域创新能力对中国经济发展水平仍具有较为显著的促进作用，对经济发展水平的贡献率超过50%。
电子信息与计算机科学
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一种融合Transformer和UNet的森林覆盖信息提取方法
- 廖凌岑, 刘巍, 刘士彬
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2025, 42 (3):
350-360.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.049
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摘要 (
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森林覆盖信息提取是森林遥感应用的重要内容之一，它对于森林资源管理、生态环境保护和气候变化研究等具有重要意义。传统的基于卷积神经网络的方法虽然能够有效地提取局部特征，但难以捕获远程依赖关系和全局上下文信息。为解决这个问题，提出一种融合Transformer和UNet的森林覆盖信息提取方法，简称为DiUNet。该方法将Transformer模块嵌入到UNet网络中，以增强其对远程依赖和全局上下文信息的感知能力。此外，针对森林覆盖信息的破碎、无规则和尺度不一等特点，通过利用相对位置编码增加位置信息，提升了模型对不同层次和尺度空间信息的捕获能力。构建一个基于Landsat 8和CDL数据层的森林覆盖信息数据集，并对该数据集进行深入实验分析。在对比实验中，DiUNet在精确度、召回率、F1分数、交并比和频权交并比等指标中取得的结果最佳，分别为91.22%、92.66%、91.94%、85.08%和81.65%，同时在泛化实验中也取得了不错的结果。表明DiUNet方法在森林覆盖信息提取方面优于现有的方法，且具有较高的鲁棒性和泛化性。
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基于改进遗传算法的低轨通信卫星跳波束调度策略
- 张盼盼, 常家超, 邹诚, 李国通
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2025, 42 (3):
382-391.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.054
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摘要 (
274 )
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低轨通信卫星可以突破地形限制，与6G共同搭建天地一体化信息网络。由于其面对的全球用户需求分布不均，针对卫星关于地面固定终端的波束调度问题，提出一种能够实现时延和干扰双重优化的波束调度策略。结合发射功率、载噪比等约束，建立以排队时延和同频干扰最小化为优化目标的模型。通过分步优化，设计了需求分簇、时隙分配和波位匹配的波束跳变方案。其中针对波位匹配过程中的干扰优化问题，提出基于遗传算法的“簇内波位自交叉”的染色体交叉机制。仿真结果表明，与其他算法相比，改进遗传算法的同频干扰降低约32%~58%，且所提策略能够在资源分配周期内完成波束调度，同时实现时延和干扰的双重优化。
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基于压缩感知的星载IFMCW SAR方位间断数据重构算法
- 钟声依柳, 乔明, 刘云龙, 张桐
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2025, 42 (3):
392-402.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.038
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摘要 (
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在星载合成孔径雷达(SAR)平台向轻小型化发展的进程中，间断调频连续波(IFMCW)体制SAR因其具有轻重量、小体积、低功耗、低数据率的优势，是一种经济实用的体制方案。在IFMCW SAR成像上，发射模式和接收模式的交替会在合成孔径的过程中形成数据间断，这些间断将会在目标两侧引入伪峰。针对此问题，提出基于压缩感知的IFMCW SAR方位向间断数据重构方法，首次将分段正交匹配追踪(StOMP)和稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)数据重构算法运用在IFMCW方位数据重构中，解决了现有算法依赖场景稀疏度先验知识的问题。同时优化了SAMP算法结构，提升算法对IFMCW SAR数据重构的适用性。通过对IFMCW SAR仿真点目标回波数据和地面真实场景回波数据处理，验证所提2种算法在无场景稀疏度情况下的有效性。最后在处理速度和重建效果方面将StOMP和改进SAMP与原算法进行对比，体现了不同处理场景下改进SAMP算法对稀疏场景处理的良好性能和StOMP对复杂场景的处理优势。
简报
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剪切流作用下附壁钉扎液滴的蒸发动力学研究
- 李子龙, 秦军, 陶跃群, 何乃峰, 刘秋生, 朱志强
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2025, 42 (3):
403-411.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.053
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摘要 (
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设计搭建了可以对气流速度精确控制下的液滴进行实时光学观测的闭环风管，利用风管给液滴施加剪切流，通过顶视和侧视高速CCD相机采集液滴的形貌信息，实验研究10~30 μL的液滴在受0~10 m/s风速下的蒸发动力学特性与传质规律。研究发现，剪切流作用下的液滴蒸发经历3个阶段，且气流能显著提升液滴蒸发速率。对10 μL的小液滴，在2 m/s风速下，其蒸发速率相比于无风情况下提高168%，但在高风速下，增大风速不能显著提升液滴的蒸发速率。气流对液滴形貌的影响主要与Weber数、表征风力和黏附力之比的无量纲数k'相关，液滴体积越大，其形貌受风速影响越显著，通过动力学分析定量化推导了前后接触角差值与风速的关系。研究了剪切流对于气液界面传质的影响，得到无量纲Reynolds数与Sherwood数的关系，推导了风速与蒸发速率的理论关系式，与实验结果一致性较好。
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μN级推力器设计与实验研究
- 王豪, 穆建超, 丛麟骁, 李英民, 刘捷, 乔从丰
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2025, 42 (3):
412-420.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.058
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摘要 (
320 )
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面向精确姿态控制和轨道调整的空间探测任务对航天器推进系统提出微推力、高精度、宽范围连续可调的要求。会切型霍尔推力器具有结构简单、推力范围大、推功比高和寿命长的特点，提出一种通道更窄，磁场更强的μN级会切型霍尔推力器。在微流量条件下，较窄的通道增大了放电室内推进剂的密度，较强的磁场提高电子的约束效率，促进了电子与推进剂原子的碰撞电离过程，容易实现推进器稳定的推力输出。实验结果表明，选用推进剂Xe，工况为流量范围0.5~1.0 sccm，电压范围0~300 V，实现推力输出范围5.4~518.9 μN，响应时间优于150 ms，推力噪声在0.05~1 Hz频段达到0.1 μN/Hz1/2。当推进剂Xe流量为0.5 sccm，电压为500 V时，推力输出达到50 μN，比冲达到104 s。通过优化磁场设计等，μN级会切型霍尔推力器性能可以进一步提升，有望满足空间探测任务需要。
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水星热演化的核幔耦合数值模拟
- 詹文臻, 余洪政, 王世民
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2025, 42 (3):
421-432.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.062
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摘要 (
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热演化是行星内部所有动力学的起源。通过对水星幔内静止盖层对流传热进行参数化近似，并以绝热线近似水星液核内的温度分布，建立核幔耦合的一维有限差分模型，研究自水星核开始凝固以来的水星热演化。在观测资料和前人研究的基础上，着重分析水星核凝固模式与水星幔放射性生热对水星内部温度和热流演化的影响，为研究水星磁场成因奠定基础。数值模拟结果表明，水星核向外凝固的热演化不能解释水星观测磁场。利用前人对水星核顶部稳定传导层的厚度估计，水星核向内凝固的热演化模型预测水星现今固态外核年龄大于2.8 Ga，而流过现今水星液态内核的热流介于0.8~0.4 TW。观测水星磁场微弱是水星液态内核低热流与固态外核磁屏蔽效应共同作用的结果。
