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基于单帧双脉冲成像的降水微物理特征测量仪 预览 被引量:1
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作者 刘西川 高太长 +2 位作者 胡云涛 舒小健 东力 《光学精密工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期842-849,共8页
为了实现对降水粒子尺度、形状、速度等微物理特征的同步测量,提出了一种基于单帧双脉冲成像的降水粒子测量方法,并搭建了降水微物理特征测量仪样机,该样机由脉冲光源、面阵图像传感器、以数字信号处理(DSP)芯片为核心的采集与控... 为了实现对降水粒子尺度、形状、速度等微物理特征的同步测量,提出了一种基于单帧双脉冲成像的降水粒子测量方法,并搭建了降水微物理特征测量仪样机,该样机由脉冲光源、面阵图像传感器、以数字信号处理(DSP)芯片为核心的采集与控制单元、数据处理单元组成。然后研究了利用点扩散函数进行图像复原的方法,以及利用曝光参数进行粒子捕获概率修正的方法,并利用定标小球进行了检验。最后使用该仪器在南京地区进行了降雨外场实验,并与OTT雨滴谱仪进行对比。实验结果表明:仪器可以同步测量雨滴的形状、轴比、速度与尺度等微物理特征,与经验模型具有良好的一致性;与OTT雨滴谱仪的雨滴谱分布和降雨强度有很好的一致性,二者测量降雨强度的标准偏差为1.57mm/h,相关系数达到96%。该仪器对降水微物理特征具有更好的测量效果,可以在野外长期无人值守运行,在大气物理研究、数值天气预报模式、水文学研究等领域有着广阔的应用前景。 展开更多
关键词 降水粒子 微物理特征 同步测量 单帧双曝光 面阵图像传感器
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凝结式湿度传感器系统设计与试验 预览 被引量:2
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作者 代中华 高太长 +1 位作者 赵世军 东力 《国外电子测量技术》 2016年第9期86-91,共6页
大气湿度是地面以及高空气象观测的基本要素之一,为了设计气象业务用露点型湿度传感器,本文基于凝结法测湿原理,结合显微光学、图像识别、嵌入式系统和自动控制等技术,成功设计并研制了凝结式湿度传感器样机。重点突破了凝结镜面设计、... 大气湿度是地面以及高空气象观测的基本要素之一,为了设计气象业务用露点型湿度传感器,本文基于凝结法测湿原理,结合显微光学、图像识别、嵌入式系统和自动控制等技术,成功设计并研制了凝结式湿度传感器样机。重点突破了凝结镜面设计、镜面温度控制和凝结物检测识别算法等关键技术,并将样机分别与MBW373湿度标准器和HMP155a测湿传感器进行了静态和动态对比试验。测试结果显示,样机与对比仪器均有较好的一致性,与标准器相对湿度测量偏差在-2.86%RH到-0.95%RH之间,测量的平均误差为-1.66%RH,满足地面气象观测业务要求。 展开更多
关键词 湿度测量 凝结式 系统设计 对比试验
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降雨发生装置空间均匀性的研究
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作者 刘波 王晓蕾 +3 位作者 康钊菁 苏腾 东力 袁靖 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期820-828,共9页
为提高降雨发生装置的空间均匀性,对通过测试平台旋转提高降雨场空间均匀性的方法进行研究,设计、研制了旋转测试平台,解决了旋转过程中的信号传输问题,建立了转速与降雨发生装置空间均匀性之间的关系,结合翻斗式雨量计在降雨场中的测... 为提高降雨发生装置的空间均匀性,对通过测试平台旋转提高降雨场空间均匀性的方法进行研究,设计、研制了旋转测试平台,解决了旋转过程中的信号传输问题,建立了转速与降雨发生装置空间均匀性之间的关系,结合翻斗式雨量计在降雨场中的测试与流量式雨量雨强标准装置的测试,论证了降雨发生装置作为雨量和雨强的测试环境是可行的。结果表明,随着转台转速的增加,降雨场的空间均匀性先增大后减小,且随着测试面积的减小,不同转速呈现出不一样的变化趋势,转台转速为1 RPM时,测试面积为1.6 m×1.6 m和1.2 m×1.2 m时,其均匀度系数最大(〉95%);随着测试平台转速的增加,翻斗式雨量计累积降雨量和降雨强度之间的一致性增强,在转速为1 RPM和2 RPM时,翻斗式雨量计累积降雨量的最大偏差最小,为0.2 mm;流量式雨量雨强标准装置测试的累积降雨量的平均值与旋转测试平台在转速为1 RPM和2 RPM时测得的结果一致,充分说明通过旋转式测试工作平台可得到与流量式雨量雨强标准装置相一致的结果,证明了该方法提高降雨发生装置空间均匀性是可行的,且能得到累积降雨量的动态测量误差。 展开更多
关键词 降雨发生装置 均匀性 旋转工作平台 流量式雨量雨强
光热型电测日照计测量仿真研究 预览 被引量:1
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作者 代中华 赵世军 +1 位作者 高太长 东力 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期803-808,共6页
日照时数对天气监测、农业生产、能源开发等有重要作用,是地面气象观测的基本内容之一。基于热电偶测温原理,设计了一种光热型电测日照计。利用金属丝的辐射升温和热传导的基本理论,建立热电偶冷热端的温差和直接太阳辐照度的响应关系,... 日照时数对天气监测、农业生产、能源开发等有重要作用,是地面气象观测的基本内容之一。基于热电偶测温原理,设计了一种光热型电测日照计。利用金属丝的辐射升温和热传导的基本理论,建立热电偶冷热端的温差和直接太阳辐照度的响应关系,并研究了热电偶金属丝粗细、长短比例、比热、导热系数对测量响应的影响,仿真了直接太阳辐照度恒定不变时的响应关系和太阳间断性直射的响应关系,并进行了对比试验。结果显示:金属丝粗细、长短比例、比热、导热系数均是该日照计的关键影响参数;直接太阳辐照度与热电偶冷热端温差呈良好的线性关系;光热型电测日照计的测量响应时间小于15 s,满足WMO要求。 展开更多
关键词 日照计 光热型 热电偶 仿真
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基于粒子成像测速技术的降雪微物理特性研究 被引量:3
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作者 刘西川 高太长 +1 位作者 刘磊 东力 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第19期446-454,共9页
为了获取自然环境条件下的降雪的微物理特性,本文利用自主研制的降水微物理特征测量仪,研究基于雪花速度的完整俘获概率和空间谱反演算法,并通过外场观测试验研究了雪花的形状、尺度、速度、轴比、空间取向及其谱分布等微观物理特性.结... 为了获取自然环境条件下的降雪的微物理特性,本文利用自主研制的降水微物理特征测量仪,研究基于雪花速度的完整俘获概率和空间谱反演算法,并通过外场观测试验研究了雪花的形状、尺度、速度、轴比、空间取向及其谱分布等微观物理特性.结果表明,雪花形状呈现针状、片状、粘连状、扁球状等多种形状,雪花速度随直径的增大而略有增大,轴比随直径的增大略有增大,空间取向易受环境风的影响,倾斜角的平均值在0.9°左右,标准偏差为13.2°;基于实测数据拟合了雪花速度和轴比随直径的变化关系,与国外已有模型相比,本文进一步得出了具有本地化特征的降雪微物理特性.所得到的结论对于云降水物理学研究、天气雷达地面定标、降水导致微波衰减评估等方面的应用有着重要意义. 展开更多
关键词 成像测速 自然环境 降雪 微物理特性
基于粒子成像测速技术的雨滴微物理特性研究 被引量:4
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作者 刘西川 高太长 +1 位作者 刘磊 东力 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期465-471,共7页
为了获取自然环境条件下的雨滴形状、尺度、速度、取向等微物理特性,基于粒子成像测速的瞬态测量可视化技术,研究基于点扩散函数的图像复原算法和自相关图像的速度提取算法,设计并研制了一种基于面阵电荷耦合元件的自然降水成像测速... 为了获取自然环境条件下的雨滴形状、尺度、速度、取向等微物理特性,基于粒子成像测速的瞬态测量可视化技术,研究基于点扩散函数的图像复原算法和自相关图像的速度提取算法,设计并研制了一种基于面阵电荷耦合元件的自然降水成像测速系统.通过外场观测试验研究了雨滴的直径、速度、轴比和空间取向及其谱分布等微观物理特性;雨滴的速度随直径的增大呈指数增大,轴比随直径的增大呈线性减小,空间取向易受环境风的影响,倾斜角的平均值在2.1?左右,标准偏差为11.5?;基于实测数据拟合了雨滴速度和轴比随直径的变化关系.与国外已有模型相比,本文进一步得出了具有本地化特征的雨滴微物理特性.所得到的结论对于云降水物理学研究、天气雷达地面定标、雨致微波衰减评估等方面的应用具有重要的意义. 展开更多
关键词 面阵电荷耦合元件 雨滴 成像测速 微物理特性
基于线阵图像传感器的降水测量技术研究 被引量:2
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作者 江志东 高太长 +2 位作者 刘西川 苏小勇 东力 《大气与环境光学学报》 CAS 2013年第1期36-45,共10页
降水现象是全球水循环和气候变化的重要研究对象。降水粒子谱资料在天气现象的自动观测、云微物理过程研究和气象雷达回波订正等领域有重要应用。基于线阵图像传感器的降水观测系统可获取降水粒子图像信息,为雨滴的微物理特性研究提供... 降水现象是全球水循环和气候变化的重要研究对象。降水粒子谱资料在天气现象的自动观测、云微物理过程研究和气象雷达回波订正等领域有重要应用。基于线阵图像传感器的降水观测系统可获取降水粒子图像信息,为雨滴的微物理特性研究提供原始资料。在简述基于线阵图像传感器的降水测量系统工作原理基础上,分析了线阵降水测量关键技术及线阵数据处理相关问题,分别从光学系统参数需求、线阵传感器高速扫描和线阵数据处理等方面进行了讨论,以期线阵图像采集技术能更好地应用于降水测量。 展开更多
关键词 降水现象 降水粒子 线阵图像传感器 线阵扫描
光热型电测日照计的研制及初步试验 被引量:4
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作者 洪昌伟 高太长 +1 位作者 赵世军 东力 《大气与环境光学学报》 CAS 2013年第3期220-225,共6页
日照时数是地面气象台站观测的基本项目。根据国内外日照计发展现状,设计了一种新型的日照计-光热型电测日照计,该日照计利用热电偶原理,根据两热电偶的温度差来计算太阳直接辐射,从而可以得出日照时数。主要分析了光热型电测日照... 日照时数是地面气象台站观测的基本项目。根据国内外日照计发展现状,设计了一种新型的日照计-光热型电测日照计,该日照计利用热电偶原理,根据两热电偶的温度差来计算太阳直接辐射,从而可以得出日照时数。主要分析了光热型电测日照计的原理结构、金属丝中能量传导和日照计性能,并做了初步试验。结果显示,光热型电测日照计不仅结构简单,而且性能较为良好,随太阳辐射强度变化响应较快,无需人工操作,可以完全实现自动化操作,对日照时数的测量比较准确。 展开更多
关键词 日照计 日照时数 日照强度 辐射
线阵光学降水现象自动测量系统 预览 被引量:5
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作者 高太长 江志东 +2 位作者 刘西川 苏小勇 东力 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2184-2191,共8页
摘要:采用平行光成像的方式,研制了基于线阵图像传感器的降水现象自动测量系统,用于揭示大气降水物理特征及本质。首先,根据降水粒子微物理特征和降水现象业务观测的需求,设计了光学系统及高速线阵图像数据采集处理平台。然后,针... 摘要:采用平行光成像的方式,研制了基于线阵图像传感器的降水现象自动测量系统,用于揭示大气降水物理特征及本质。首先,根据降水粒子微物理特征和降水现象业务观测的需求,设计了光学系统及高速线阵图像数据采集处理平台。然后,针对降水观测系统连续运行条件下线阵实时采集数据量大、不便于传输及处理的特点,利用现场可编程门阵列(FPGA)芯片实现片内线阵数据实时二值化处理及编码传输。为消除平行光源性能漂移及传感器光强响应非均匀性等对成像阈值设置的影响,保证长期运行测量精度和一致性,设计了基于微处理器软核MicroBlaze的自适应阈值设置方案。在室内定标实验的基础上,与翻斗雨量计进行初步观测对比试验。实验室定标结果表明,系统最小分辨率优于0.1mm,实际同步观测累加降水量误差在15%左右,两者变化趋势大致相同,有较好的线性相关性。提出的系统满足降水现象自动测量对稳定可靠、自动化、精细化的要求。 展开更多
关键词 降水现象 光电测量 雨滴图像 线阵图像传感器 自适应阈值
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线阵CMOS图像采集及编码传输的实现 预览 被引量:10
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作者 江志东 高太长 +1 位作者 孙海洋 东力 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期 554-558,共5页
为实现雨滴、雾滴等大气粒子的非接触测量,基于线阵CMOS图像传感器实现了粒子测量系统。充分利用FPGA的资源丰富、接口灵活、并行计算等特点,结合USB芯片实现稳定可靠的高速数据采集和传输。为解决线阵图像传感器数据高速采集和实时传... 为实现雨滴、雾滴等大气粒子的非接触测量,基于线阵CMOS图像传感器实现了粒子测量系统。充分利用FPGA的资源丰富、接口灵活、并行计算等特点,结合USB芯片实现稳定可靠的高速数据采集和传输。为解决线阵图像传感器数据高速采集和实时传输处理问题,基于Xilinx公司Spantan系列XC3S200为核心实现了高速数据的采集和实时编码处理系统。该系统能够实时采集图像传感器原始数据,同时结合预先设置的阈值也可实时对数据进行阈值比较和编码。根据实际需求可选择输出原始数据或者编码数据,系统中分别设计了FIFO和双口RAM用于数据缓冲和比较模块,从而满足系统实时数据采集、传输及处理的需求。整套系统结构简洁、成本低廉,具有较广泛的应用前景。 展开更多
关键词 大气探测 粒子测量系统 现场可编程阵列 线阵CMOS 先进先出队列 数据编码压缩
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一种新型多功能便携式听漏仪 预览 被引量:1
11
作者 崔建伟 东力 《测控技术》 CSCD 北大核心 2009年第1期 12-15,共4页
听漏仪是供水管网检漏的重要仪器。介绍了一种基于ATMEG8535微处理器的多通道多功能便携式听漏仪。它由基于压电陶瓷的高精度拾音器、前级放大电路实现声电转换;由ATMEG8535微处理器控制多路带通滤波器、精密检波器、AD转换器实现频谱... 听漏仪是供水管网检漏的重要仪器。介绍了一种基于ATMEG8535微处理器的多通道多功能便携式听漏仪。它由基于压电陶瓷的高精度拾音器、前级放大电路实现声电转换;由ATMEG8535微处理器控制多路带通滤波器、精密检波器、AD转换器实现频谱分析,并具有频谱模式、选频模式和混频模式3种功能。实践表明,所研制的听漏仪能有效地检测供水管线的漏损。 展开更多
关键词 漏水检测 带通滤波器 频谱分析 给水管网
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非致冷红外焦平面阵列的辐射定标模型 预览 被引量:7
12
作者 孙学金 刘剑 +2 位作者 赵世军 东力 毛节泰 《解放军理工大学学报:自然科学版》 EI 2008年第4期 399-403,共5页
为了将非致冷红外焦平面阵列应用于不同环境的辐射定量测量,设计了一种基于标准辐射源的定标试验方法,并在理论分析的基础上,根据定标试验数据,提出了一种考虑探测器工作温度效应的非致冷红外焦平面阵列辐射定标模型。试验数据分析... 为了将非致冷红外焦平面阵列应用于不同环境的辐射定量测量,设计了一种基于标准辐射源的定标试验方法,并在理论分析的基础上,根据定标试验数据,提出了一种考虑探测器工作温度效应的非致冷红外焦平面阵列辐射定标模型。试验数据分析表明,非致冷红外焦平面阵列响应动态范围大、线性度好,探测器工作温度效应可作线性化处理,辐射定标模型反演标准偏差为0.72w/(m^2sr)。 展开更多
关键词 定标 非致冷红外焦平面阵列 温度效应
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基于非制冷红外焦平面阵列的全天空红外测云系统 预览 被引量:29
13
作者 孙学金 高太长 +2 位作者 东力 赵世军 练进根 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期 761-764,共4页
云的地面观测是对本地天气进行实时监测的重要工作。目前,主要采用人工目测方法进行云的地面观测,无法准确提供夜间云的资料。为了实现云的全天空昼夜自动监测,采用非制冷红外焦平面阵列(UIRFPA)和扫描的方式,通过拼图、定标、大... 云的地面观测是对本地天气进行实时监测的重要工作。目前,主要采用人工目测方法进行云的地面观测,无法准确提供夜间云的资料。为了实现云的全天空昼夜自动监测,采用非制冷红外焦平面阵列(UIRFPA)和扫描的方式,通过拼图、定标、大气修正、云识别等数据处理,研制成功了全天空红外测云系统。该系统由光学测量单元、扫描单元、环境参数测量单元、采集与控制单元和数据处理单元组成。初步的观测试验表明,该系统所给出的全天空云分布图像以及云量、云族与实际天空状况一致,考虑探测器工作温度效应的非制冷红外焦平面阵列定标模型,可满足全天空云监测的辐射定量测量要求,定标处理以及云识别算法可行。 展开更多
关键词 红外遥感 非制冷红外焦平面阵列
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异源多普勒频移应用于空中风探测 预览
14
作者 高太长 陈新甫 东力 《解放军理工大学学报:自然科学版》 EI 2007年第4期 396-399,共4页
针对无线电经纬仪体制下的空中风探测精度较低的问题,提出基于异源多普勒频移测速技术的空中风探测方法,讨论了该方法应用的意义。分析了利用异源多普勒频移进行空中风探测的数学原理,根据多普勒频移原理和探测精度对频率源的要求,... 针对无线电经纬仪体制下的空中风探测精度较低的问题,提出基于异源多普勒频移测速技术的空中风探测方法,讨论了该方法应用的意义。分析了利用异源多普勒频移进行空中风探测的数学原理,根据多普勒频移原理和探测精度对频率源的要求,在探空仪上使用恒温晶振(OCXO)作为高稳定度的频率源,将其输出频率分频后作为副载波调制在发射机上,地面接收机检测副载波信号的频移并进行径速的计算。对这种方法进行了初步的实验验证,结果表明该方法的应用可以改善被动探测方式下的空中风探测精度。 展开更多
关键词 空中风 异源 频率 多普勒频移 径速
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基于CPLD的信号相关器设计 预览 被引量:1
15
作者 东力 王晓蕾 罗坚 《数据采集与处理》 CSCD 2004年第2期 235-238,共4页
针对单向发射被动测距的应用需求,提出了一种基于巴克码变换码型的脉压编码方案--对称替换码.分析表明该种编码方案可以在连续发送调幅信号进行测距的同时还可以传输二元信息.针对该编码方案,用VHDL在CPLD上完成了在倍采细分条件下的时... 针对单向发射被动测距的应用需求,提出了一种基于巴克码变换码型的脉压编码方案--对称替换码.分析表明该种编码方案可以在连续发送调幅信号进行测距的同时还可以传输二元信息.针对该编码方案,用VHDL在CPLD上完成了在倍采细分条件下的时域卷积结构的优化与具体实现.为提高信噪比,利用EAB单元设计了双RAM块,采用切换方式同时完成视频积分处理与数据输出,并设计了相应的与嵌入式处理器ARM之间的数据硬件接口以及工作时序分析.结果表明基于CPLD的相关器设计性能良好且易于实现. 展开更多
关键词 遥测系统 脉压编码 巴克码变换码型 CPLD 信号相关器 设计
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开关电容滤波器及其在地下金属管线探测中的应用 预览 被引量:4
16
作者 东力 羽健 《测控技术》 CSCD 2003年第10期 64-65,67,共3页
由于开关电容滤波器的集成度高,性能稳定且频率特性直接受控于外接时钟,因此在需要可变特性甚至连续可变特性滤波器的场合下具有不可替代的作用.本文介绍两种通用型SCF器件及其在管线探测仪中的应用.
关键词 开关电容滤波器 带通滤波器 金属管线探测
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一种提高二级气象检定自动化程度的方案 预览 被引量:1
17
作者 和健 王晓蕾 东力 《解放军理工大学学报:自然科学版》 2002年第3期 76-80,共5页
介绍了一种能够提高二级气象仪器检定自动化程度的方案及其软硬件的研制方法。该方案在现有二级气象仪器检定系统的基础上通过自行设计硬件和开发软件系统,采用Windows下串行通讯技术实现部分数据的实时自动录入,自动进行数据处理,... 介绍了一种能够提高二级气象仪器检定自动化程度的方案及其软硬件的研制方法。该方案在现有二级气象仪器检定系统的基础上通过自行设计硬件和开发软件系统,采用Windows下串行通讯技术实现部分数据的实时自动录入,自动进行数据处理,并建立了检定数据库,能够对五种地面气象仪器进行检定控制及结果查询。该方案不仅达到了二级气象检定自动化程度和总体效率的目的,而且符合检定的未来发展趋势,具有较高的实用价值。 展开更多
关键词 气象仪器检定 数据库编程 串行通讯
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采用DSP内核技术进行语音压缩开发 预览
18
作者 东力 王晓蕾 《电子技术应用》 北大核心 2000年第10期61-62,共2页
介绍了一种采用DSP内核芯片设计开发的手持式语音设备。该语音设备无需开发系统支持,语音播放时间长达200分钟,而压缩比达到46:1,仅使用一片32兆位的闪速存储器就可保存全部数据。
关键词 语音压缩 数字信号处理器 内核芯片
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采用中频压缩技术的便携式气象卫星云图接收机 预览
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作者 东力 石汉青 《解放军理工大学学报:自然科学版》 2000年第5期 55-57,共3页
介绍了一种利用首次解调信号再生本地副载波,并用再生副载波控制本振频率,从而有效地对中频带宽进行压缩的方法.该方法降低了接收机的解调门限,接收机使用增益为15.5dB的天线就可接收到静止气象卫星的LR-FAX云图广播.
关键词 频带压缩 解调门限 信号再生
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