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低轨卫星通信系统的时频联合同步算法
李燕萍, 尚琳, 李国通
中国科学院大学学报    2026, 43 (2): 218-229.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.053
摘要1149)   HTML6)    PDF(pc) (2809KB)(2993)    收藏

低轨卫星融合5G的移动通信系统具有广阔的应用前景,为保障用户与基站之间通信链路的有效建立和数据的可靠传输,时频同步技术至关重要。传统的时频同步算法对毫米波频段、大带宽、高多普勒频移及变化率、低信噪比的低轨卫星信道的适用程度有限,导致估计精度下降。针对采用5G体制的低轨卫星通信系统上行业务数据信道,提出一种基于加权内置同步序列的时频联合同步算法,提高了时频偏估计精度。通过仿真实验对比可知,相比于传统算法,所提时频联合同步算法在不增加算法复杂度的同时,具有更优良的综合同步性能。

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面向真实场景的高分辨率遥感影像超分辨率重建
赵佳祎, 马勇, 陈甫, 姚武韬, 尚二萍, 仉淑艳, 龙安
中国科学院大学学报    2026, 43 (1): 80-92.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.054
摘要2012)   HTML89)    PDF(pc) (7018KB)(2800)    收藏

超分辨率技术以其灵活、低成本等特点已经成为构建高分辨率数据集以及补充高分辨率影像不足的重要手段。相较于自然图像,反映真实场景的遥感影像由于其自身的复杂性与特殊性加大了超分辨率任务的难度。同时对于遥感影像,传统的深度学习模型虽然在一定程度上可以提高分辨率,但是对于地物细节和纹理的提升还存在着很大不足。因此,本文在对抗生成网络模型的基础上,融合通道-空间注意力来增强网络的特征学习能力,并使用伪影抑制策略来区分平滑区域和细节丰富区域,让网络专注于细节丰富区域,抑制伪影的产生。在高分卫星数据上的大量实验表明,本文方法的定量指标和视觉质量优于目前主流的方法。

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面向低轨卫星多波束间的数字预失真技术
黄晨光, 王海旺, 邵丰伟, 李国通
中国科学院大学学报    2025, 42 (4): 519-527.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.042
摘要1666)      PDF(pc) (4726KB)(2695)    收藏
宽带低轨卫星通信系统与5G融合是卫星通信的发展趋势,为满足高速数据传输的需求,基于大规模数字相控阵的多波束技术不可或缺。多波束信号的峰均比问题使得星上功放存在非线性失真,同时功率放大器的非线性失真又使得多波束间存在严重的干扰。针对采用大规模相控阵的低轨卫星通信系统,提出一种面向多波束的数字预失真结构,建立预失真模型,有效抑制了非线性、互调失真和多波束干扰问题。通过仿真实验可知,相比传统预失真结构,所提结构在性能和复杂度的均衡上更具优势,为星上实现多波束、克服非线性提供了一种可行方案。
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新能源汽车驱动电机用槽绝缘材料油品兼容性及试验研究
刘芮, 张生德, 王振兴
中国科学院大学学报    2025, 42 (3): 322-327.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.022
摘要1349)      PDF(pc) (5700KB)(2346)    收藏
根据T/CEEIA 415标准,以驱动电机槽绝缘材料为研究对象,选取3种0.25 mm厚度的间位芳纶类绝缘纸进行油品兼容性试验,并基于绝缘纸表面物理、化学性质及电气和机械性能在不同周期的变化,对材料的损伤程度和劣化因素进行详细阐述。结果表明,在油品兼容性试验中,短期内受多孔结构和表面毛细作用,增强了纸基结构的致密性,有利于电气性能;但随试验时间增加,自动变速箱润滑油中的水分在油纸绝缘系统中扩散加剧,引发绝缘缺陷形成,造成机械强度衰减,因此通过力学性能变化筛选绝缘材料更直观、准确;此外,由于氢键稳定构型受到了破坏,酰胺键和C=O键强度改变,密度较低的间位芳纶绝缘纸的介电性能明显恶化。
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现代人地关系视角下的“两山”理念的科学内涵、时代价值与实践路径
孟贵, 王开泳
中国科学院大学学报    2025, 42 (4): 487-495.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.073
摘要1777)      PDF(pc) (2605KB)(2323)    收藏
首先,基于人地关系视角,从哲学意蕴、地理逻辑和经济思维3个角度剖析“绿水青山就是金山银山”的理论内涵;其次,从服务乡村振兴、建设美丽中国和构建人类命运共同体3个方面阐述“绿水青山就是金山银山”的时代价值;随后,基于人地关系协调发展视角从突出人的参与、发掘地的价值、保障人地平衡以及规范人地行为4个方面,提出促进“绿水青山”向“金山银山”转化的发展路径;最后,针对实践路径中存在的尚未解决的关键问题,指出未来应强化转化路径与模式选择、生态产品价值核算、“两山”转化效率评估等方面的研究。
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基于ARIMA模型的中亚粮食生产量时空变化分析与预测
高雪梅, 董晔, 许文强, 包安明, 钟秀凤
中国科学院大学学报    2025, 42 (4): 472-486.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.017
摘要1965)      PDF(pc) (6795KB)(2167)    收藏
选取中亚地区最为重要的小麦、大麦、玉米、燕麦、水稻等5类粮食作物作为研究对象,分析1992—2021年中亚粮食的单产、总量及播种面积的变化,研究中亚地区粮食波动性的区域化差异,并借助ARIMA模型对中亚未来粮食生产量进行预测。结果表明:1)1992—2021年中亚的粮食单产、总量及播种面积整体呈先减少后增加的趋势,三者的变化区间分别为:0.79~1.96 t/hm2、(0.14~0.37)×108 t、(0.14~0.23)×108 hm2,粮食单产及总量在2011年达到高点,分别为:1.96 t/hm2、0.37×108 t,粮食播种面积在1993年达到高点,为0.23×108 hm2;2)中亚地区的粮食波动性和周期性特征主要表现为粮食产量波动频繁,波动指数的绝对值超过5%的年份占比大,波动幅度较大,平均波动周期为2~4 a,属于短期波动,以古典波动为主,增长型波动极少;3)未来几年中亚的小麦、大麦、玉米、燕麦及粮食总产量均将呈上升趋势,而水稻产量呈下降趋势,与2021年相比,到2030年中亚的小麦、大麦、玉米、燕麦分别可增产(410.15,91.6,795.26,8.91)×104 t,增幅分别为20.1%、31%、299.2%、37.1%,水稻可能减产15.99×104 t,降幅为15.5%。
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HJ-1A/CCD1传感器的长时间序列交叉定标
马忠辉, 崔珍珍, 闫东川, 刘冰洁, 万意, 王志强, 张成龙
中国科学院大学学报    2026, 43 (1): 104-114.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.067
摘要1194)   HTML1)    PDF(pc) (3657KB)(1960)    收藏

基于敦煌定标场,以Terra/MODIS为基准传感器,通过限制成像角度(小于20°)、成像时刻(小于2 h)、云量和成像质量等约束,筛选出2008年9月—2021年12月147组有效交叉定标影像对,利用6SV v2.1模型进行辐射传输计算得到二者之间的光谱匹配因子,最终实现对环境一号卫星A星(HJ-1A)CCD1传感器的长时间序列交叉定标。结果表明:1)计算得到的交叉定标系数与官方公布的场地定标系数高度一致,交叉定标系数与官方定标系数之间的平均相对差异小于2.25%,定标结果的不确定度在5.34%以内;2)长时间序列交叉定标结果表明,HJ-1A/CCD1传感器发射1 a后,其增益状态于2009年10月20日进行了调整,导致交叉定标系数在发射后的第409天发生突变,增益调整后整体辐射性能较为平稳;3)2009年10月—2021年12月期间,HJ-1A/CCD1传感器的辐射性能呈波动缓慢下降趋势,年衰减率小于3.10%。本文方法可以有效地提高HJ-1A/CCD1传感器的辐射定标频次和定标精度,实现对HJ-1A/CCD1传感器全生命周期辐射性能的监测。

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吐鲁番晋唐时期的枣树栽培与利用——基于出土实物与文献证据
陈涛, 于海琴, 蒋洪恩
中国科学院大学学报    2025, 42 (5): 711-719.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.084
摘要905)      PDF(pc) (5689KB)(1826)    收藏
对位于新疆吐鲁番盆地的阿斯塔那墓地出土的枣遗存进行科学的鉴定分析,并结合相关文书记载,综合探讨晋唐时期吐鲁番地区的枣树栽培与利用。研究结果显示,晋唐时期吐鲁番地区的枣树栽培非常普遍,枣树是当地一种重要的特色经济作物。吐鲁番先民对枣的利用方式多样,既直接鲜食,又将其进一步加工成干枣、枣糕或枣麨。此外,枣的药用价值和枣木的优良特性也被吐鲁番先民所认识和利用。
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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
中国科学院大学学报    2025, 42 (3): 382-391.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.054
摘要1445)      PDF(pc) (3430KB)(1806)    收藏
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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潜水含水层地下水污染羽时空演化机器学习通用替代模型研究*
刘润枫, 王明玉
中国科学院大学学报    DOI: 10.7523/j.ucas.2025.049
录用日期: 2025-07-14   上线日期: 2025-07-16

分块尺寸对大场景遥感图像空间超分应用的影响分析
孙瑞奇, 张文娟, 李震, 马雪松, 梅君林
中国科学院大学学报    2026, 43 (1): 93-103.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.019
摘要1257)   HTML4)    PDF(pc) (5764KB)(1670)    收藏

以高空间分辨率(高分)遥感图像为对象,采用3种典型超分模型,开展9组不同分块尺寸实验,研究其对整图超分精度和效率的影响。综合分析结果如下:1)分块超分导致拼接缝,当分块较小时,拼接缝呈现斑块效应,不一致性更为显著;2)随着分块尺寸增大,模型的超分精度和计算效率均有所提高,当分块比大于1时,耗时与精度趋于稳定;3)整图输入的计算可行性、精度和模型关系密切。ESPCN模型在整图输入时精度最优,RDBPN模型由于图像非方阵而导致精度下降,HSENET模型对算力要求较高,无法进行整图计算。综上,该研究为遥感超分工程化应用的分块尺寸选取提供了实验依据。

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山东省传统村落空间分布特征及旅游发展潜力评价
张生瑞, 宋勇勇, 张桐艳
中国科学院大学学报    2025, 42 (5): 619-631.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.001
摘要1903)      PDF(pc) (12151KB)(1662)    收藏
以山东省567个省级及以上的传统村落为研究对象,首先运用空间计量模型分析山东省传统村落空间分布特征,然后综合运用德尔菲法、因子分析、AHP-熵值法等方法构建山东省传统村落旅游发展潜力评价指标体系,定量评价各传统村落的旅游发展潜力并提出相关发展策略。结果如下:1)山东省传统村落空间分布总体不均衡,主要集中于发展相对不均衡、基础设施相对落后的山区或城市内的不发达区域;2)山东省传统村落旅游发展潜力评价指标体系包含村落文化资源、村落生态自然资源、管理制度、旅游基础设施和村落经济活力5个层面的28项指标。在各项指标中,村落的文化资源(权重0.331 2)、管理制度(0.144 0)具有重要地位,其次是旅游基础设施(0.143 7)、村落生态自然资源(0.143 4)和村落经济活力(0.097 7);3)评价结果显示,山东省重点开发型传统村落(S≥7.9)有135个,仅占山东省传统村落总数的23.81%;一般开发型传统村落(6.2<S<7.9)有295个,占山东省传统村落总数的52.03%;以保护为主型的传统村落(S≤6.2)共137个,占山东省传统村落总数的24.16%;4)基于各类传统村落的特点,提出有针对性的开发策略。
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从生态系统服务到决策的过程链——基于671篇中文文献的分析
陈沛媛, 黄庆旭, 何春阳, 张金茜, 周昱辰, 白岩松
中国科学院大学学报    2025, 42 (4): 460-471.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.087
摘要1101)      PDF(pc) (3249KB)(1640)    收藏
利用荟萃分析方法,以1997—2021年间发表的生态系统服务主题的671篇中文论文为例,根据生态系统服务到决策的4要素过程链,定量和定性分析现有研究关注的主要过程链类型,并讨论未来的研究挑战。结果发现,生态系统服务虽受追捧,但完整纳入决策链过程的研究尚少。超过2/3的论文关注了过程链中1~2个要素,有2%的论文包含将生态系统服务应用于决策的完整过程链。生态系统服务在国家尺度的研究较少,对利益相关者的关注较薄弱。在生态调节要素上,粮食产量、生物量和植被净初级生产力是高频考虑因素。在社会经济调节因素上,粮食价格、GDP和人口是高频考虑因素。未来在将生态系统服务应用于决策的过程中,需要在生态系统服务评估方法的标准化、局地优化、时空尺度选择、利益相关者和公众参与以及情景分析上进一步加强,为指导实践和政策制定提供有力支撑。
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基于无人机LiDAR数据的荒漠梭梭林单木分割
熊世梅, 许文强, 包安明, 王正宇, 陶泽涪
中国科学院大学学报    2025, 42 (5): 700-710.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.006
摘要1459)      PDF(pc) (14839KB)(1569)    收藏
利用无人机激光雷达(LiDAR)数据,采用不同插值方法构建0.1、0.25、0.5和1 m空间分辨率的冠层高度模型(CHM),利用CHM种子点分割算法对3类不同生长情况的梭梭林样地进行单木分割,评估空间分辨率和生长情况对分割精度(SA)的影响,并结合实测数据验证树高和冠幅的提取精度。结果表明:1)基于反距离权重插值生成CHM的单木SA更高。2)空间分辨率是影响单木分割结果的关键因素,0.25 m分辨率下分割效果最优。3)Ⅲ级样地SA最高,比Ⅱ级样地高27%、比Ⅰ级样地高44%;Ⅰ级样地梭梭树冠的交错重叠使得树冠边界难以区分,而Ⅲ级样地树冠独立更容易得到准确的分割。4)3类样地的树高拟合模型R2均在0.80左右,均方根误差(RMSE)小于0.31 m。5)Ⅰ、Ⅱ级样地冠幅提取拟合R2在0.70左右,RMSE略高,Ⅲ级样地半枯状态的梭梭枝条影响了冠幅的提取精度。本研究表明,应用无人机LiDAR数据对荒漠梭梭林进行单木分割具有巨大潜力,可为新疆荒漠植被碳汇估算提供数据支撑。
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融合知识先验的车辆轨迹预测深度学习算法
姜翠, 焦建彬
中国科学院大学学报    2026, 43 (2): 209-217.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.045
摘要714)   HTML9)    PDF(pc) (2020KB)(1471)    收藏

车辆轨迹预测算法在自动驾驶领域扮演着关键角色。当前基于深度学习的算法虽然能够显著提升车辆轨迹预测的准确性,但缺乏算法决策过程的可解释性。为此,本文将知识先验融入深度学习算法中,提出一个基于注意力网络的轨迹预测算法KIT。与传统的依赖增加约束来融合知识的方法不同,该算法通过设计特定的模型结构来融合社会力模型的先验知识,模仿驾驶者在复杂交通中的决策过程,从而增加预测过程的可解释性。KIT使用注意力机制模拟驾驶者观察周边环境,并通过多层感知机网络预估驾驶者基于自身动机、周边车辆和环境条件的加速度变化。在Argoverse数据集上的测试显示,KIT在增加可解释性的同时,其预测效果也超过了其他先进的深度学习轨迹预测算法。

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融合扩散模型和流形梯度约束的无人机图像拼接方法
王杰, 罗永曦, 陈俊, 吴业炜
中国科学院大学学报    2026, 43 (2): 252-264.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.061
摘要926)   HTML0)    PDF(pc) (9441KB)(1415)    收藏

无人机图像拼接是无人机遥感应用的必要前置步骤,但拼接结果中通常会存在大块不规则边界和多个拼接缝,影响后续分析和应用。现有方法通常不能同时解决这2个问题,需要对图像拼接结果进行多次处理,造成多次误差传递。针对这一问题,提出一种基于去噪离散扩散模型(DDPM)的无人机图像拼接补全方法,该方法对不规则边界和拼接缝统一设计掩码,利用带有流形梯度先验约束的扩散模型补全掩码区域的图像,可同时消除不规则边界与拼接缝,改进拼接结果的质量。利用不同场景数据开展对比实验,结果表明该方法有效消除了拼接结果中的不规则边界与拼接缝,修复后从局部到全局图像质量评价(PaQ-2-PiQ)与多尺度图像质量转换评价模型(MUSIQ)得分分别提升4.36%和15.37%,不规则边界处的结构相似性(SSIM)和峰值信噪比(PSNR)分别提升20.22%与33.69%。与SOTA方法和其他经典的图像拼接算法的对比实验结果表明,该方法在主观和客观2种质量评价方式下都优于其他方法,具有良好的鲁棒性和泛化性,可广泛应用于无人机图像拼接场景。

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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
中国科学院大学学报    2025, 42 (3): 412-420.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.058
摘要1861)      PDF(pc) (8506KB)(1377)    收藏
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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一种基于HDBSCAN的巨型星座轨道模型简化方法*
张帅长, 李亚平
中国科学院大学学报    DOI: 10.7523/j.ucas.2025.024
录用日期: 2025-04-17   上线日期: 2025-07-17

生态系统状态转变及数学方法研究进展
郝彦宾, 巫明资, 温富齐, 王欣, 赵彤, 刘捷, 王艳芬
中国科学院大学学报    2026, 43 (1): 1-13.   DOI: 10.7523/j.ucas.2025.043
摘要1487)   HTML53)    PDF(pc) (818KB)(1319)    收藏

生态系统状态转变及其临界机制是生态学研究的核心议题,对预测全球变化下的生态风险至关重要。本文系统梳理生态系统多稳态理论(ASS)的发展脉络,从微观-宏观过程耦合、阈值响应机制及调控节点对系统恢复力的影响3个维度,整合多稳态理论、势能景观模型和分岔分析等方法学进展。研究表明,气候变暖与人类活动正推动全球关键生态系统(如珊瑚礁、亚马孙雨林、北极冻土)逼近临界点,而滞后效应和不可逆势加剧了恢复难度。网络模型与能量流动理论的结合为跨尺度预警提供了新思路,但微观机制与宏观格局的整合仍是未来研究的挑战。本文旨在为生态阈值管理提供理论框架,并强调亟须发展多学科交叉方法以应对行星尺度生态相变风险。

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聚合物复合热电材料的开发策略与新兴应用
郭存悦, 刘佩瑶
中国科学院大学学报    2026, 43 (2): 155-163.   DOI: 10.7523/j.ucas.2025.013
摘要531)   HTML2)    PDF(pc) (603KB)(1315)    收藏

相较于传统的无机热电材料,聚合物复合热电材料具有良好的柔性、拉伸性和愈合能力,并因其原料丰富、价格低廉、重量轻、低毒或无毒、热导率低等优点而受到广泛关注。聚合物复合热电材料一般由纳米材料与导电聚合物组成,其中纳米材料通常包括碳纳米管、石墨烯、金属有机框架、MXenes和黑磷等;导电聚合物通常是聚噻吩及其衍生物、聚苯胺和聚吡咯。聚合物复合热电材料作为无机热电材料不可缺少的有益补充,除具有传统的热电材料利用热能发电的特点外,还结合了导电聚合物和纳米材料的优点。尽管其部分性能仍低于传统的无机热电材料,但已在各种传感器中展现了新的应用潜力。人工智能和机器学习作为新方法已被用于高效设计合成聚合物复合热电材料和增强其性能的研究。可以预见,聚合物复合热电材料有望取得长足进步,呈现更广阔的应用前景。

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