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2003年  第23卷  第4期

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论文
扭转Alfvén波共振的数学描述
叶占银, 魏奉思, 王赤, 罗庆宇, 冯学尚
2003, 23(4): 241-247. doi: 10.11728/cjss2003.04.241
摘要:
提出完备正交函数基(OFSE)展开方法,求解冕环中无耗散扭转Alfvén波.每个基函数对应冕环中每根磁力线的一个固有角频率ωn,当冕环足点驱动频率等于磁力线的固有频率时,Alfvén波将在这根磁力线处发生共振.采用OFSE方法求解了双足点驱动时冕环Alfvén波的时变演化问题,给出了时变解析解的新形式,其中包含共振项,从共振项可以发现,在共振角频率为ω的共振磁力线附近,在时间t为π/ω的整数倍时,出现δ型间断;在t为π/(2ω)的奇数倍时,出现1/x间断.共振磁力线振幅随时间线性增加,增加的斜率正比于Alfvén波速,反比于冕环长度,与驱动频率无关.
磁场重联的二维粒子模拟研究
郭俊, 陆全明, 王水, 窦贤康
2003, 23(4): 248-255. doi: 10.11728/cjss2003.04.248
摘要:
利用二维全粒子模拟方法研究了无碰撞等离子体中的磁场重联过程,得到了不同区域的离子和电子速度分布.计算结果表明,电子和离子在扩散区中的不同动力学特性产生的Hall电流使磁场的y分量By呈现四极形分布.离子和电子的速度分布偏离了初态时的Maxwell分布,呈现非局域的多重分布.同时由于磁场重联而产生的电场使电子在X点附近得到加速和加热,因而在电子的能谱分布中形成一高能尾.
武汉中层、低热层大气角谱中频雷达观测
胡雄, 曾桢, 张冬娅, 熊建刚, 李凤琴, 黄泽荣, 张训械
2003, 23(4): 256-261. doi: 10.11728/cjss2003.04.256
摘要:
武汉中频雷达是利用中层、低热层中电子密度不均匀体的散射来测量大气的水平风场和电子密度剖面.雷达在计算风场的过程中可得到一些该层大气中电子密度不均匀体的寿命和空间尺度等参量值.结合这些参量和大气风场值可计算得到大气的角谱.其计算方法包括全相关分析技术的谱宽法和空间相关法.前者计算的值被认为是大气角谱的上限值.应用这两种方法,利用2001年2月9日武汉中频雷达的观测数据,对武昌上空中层、低热层大气的角谱进行了计算.结果得到大气角谱随高度增加略微增加,如在68km为6°,90km达最大为11°,其平均值为9.2°.利用2001年2月4-10日86km高度上的数据,得到一个7天平均的日变化曲线,发现大气角谱值在本地夜晚最小.
武汉上空对流层与平流层大气密度和温度探测的初步结果
陈皓, 易帆
2003, 23(4): 262-268. doi: 10.11728/cjss2003.04.262
摘要:
利用武汉大学Rayleigh/钠荧光散射激光雷达和无线电探空仪进行联合探测的数据,反演出武汉地区上空(30.5°N,114.4°W)0-65km处的密度和温度分布曲线,并简单阐述了激光雷达的工作原理.将测量结果和MSISE-90参考大气模式比较,二者结果基本符合,温度廓线在中层顶附近和模式的差别约为3K.同时利用激光雷达探测到了中层大气中的重力波活动.
对流层顶变化对上对流层/下平流层臭氧分布的影响
李国辉, 吕达仁, X.X.Tie
2003, 23(4): 269-277. doi: 10.11728/cjss2003.04.269
摘要:
上对流层和下平流层(UT/LS),位于8-25 km高度之间,是大气中一个很特殊的区域.大部分的臭氧分布在下平流层,在下平流层臭氧的含量发生一个很小的变化,就会对气候和地面的紫外辐射产生很大的影响.而作为气象参数的对流层顶,是充分混合、缺乏臭氧的上对流层和层结稳定、臭氧丰富的下平流层之间的边界或过渡层,其变化对臭氧总量和分布有直接和明显的影响.本文使用二维模式模拟研究对流层顶变化对臭氧在UT/LS分布的影响.模拟结果表明对流层顶的季节变化对UT/LS的臭氧分布有明显的影响,臭氧的局地变化可以超过10%.在冬季北半球中纬度对流层顶高度升高1km时,模式结果表明对臭氧分布的影响比较显著,局地变化可超过6%,但是对臭氧总量的影响较小,变化不超过5 DU,小于观测资料统计分析的结果.
低高度内辐射带高能质子空间分布位形的研究
乐贵明, 叶宗海
2003, 23(4): 278-285. doi: 10.11728/cjss2003.04.278
摘要:
利用国际地磁参考场模式(IGRF模式)分析了1970-2000年低高度南大西洋负磁异常区位形的漂移与变化,给出了几个高度异常区中心位置磁场强度的变化和位置的变化.利用带电粒子的运动学方程,简要分析了低高度辐射带高能粒子的运动,得出在低高度,磁场是决定辐射带高能粒子空间强度与分布的决定性因素.低高度辐射带空间分布位形的变化特征应该与低高度南大西洋负磁异常区的变化特征基本一致.低高度南大西洋负磁异常区的特征可以作为低高度辐射带空间分布位形的一个初步判据.
星间相对测量在三星编队中的应用
杏建军, 郗晓宁, 王威, 高玉东
2003, 23(4): 286-293. doi: 10.11728/cjss2003.04.286
摘要:
以NASA新千年计划中的深空计划3为背景,使用星载类GPS的伪距和载波观测数据,研究利用编队卫星间相对测量,高精度自主确定三星编队星座相对状态的有关问题;研究星间相对测量各种可能的测量方案和可能达到的精度,验证这种星间相对测量技术是否能够满足深空计划3的系统要求.首先建立了三星编队星间相对测量系统的数学模型,然后利用星载高精度伪距和载波观测信息,对各种可能的测量方案进行仿真协方差分析;研究利用卫星姿态机动提供的几何信息,进行单差整周模糊度初始化的问题,讨论了卫星姿态机动方案;最后针对每一种测量方案给出了仿真结果和相关的结论.
GPS实时定姿系统的设计与实现
郑伟, 吴杰, 赵健康
2003, 23(4): 294-298. doi: 10.11728/cjss2003.04.294
摘要:
以GPS OEM板为基本硬件,在自行研制GPS实时定姿软件的基础上,搭建了GPS实时定姿系统.该系统硬件结构简单,成本低廉.定姿软件解决了数据接收、解码、同步,模糊数快速计算,动态检校等关键技术.经多次静态、动态试验验证,系统运行稳定,动态跟踪性能良好.基线长度为1.2m时,定姿精度优于0.3°,可单独用于系统的导航,或作为系统导航设备的校准装置,具有很好的应用价值.
基于粗糙集理论的卫星故障诊断方法
杨天社, 杨开忠, 李怀祖
2003, 23(4): 299-305. doi: 10.11728/cjss2003.04.299
摘要:
卫星结构和控制的复杂性、独特性和诱发故障的多源性导致其故障诊断的困难.卫星的一种故障模式与许多症状变量有关,目前的故障诊断推理因未充分考虑症状变量的冗余变量而比较复杂.提出了基于粗糙集理论的故障症状约简新方法,用卫星故障实例研究了新方法的应用,结果表明该约简方法对消除卫星故障症状信息冗余、简化和优化故障诊断推理非常有效.
动力学奇点在漂浮基双臂空间机器人姿态无扰运动规划中的应用
高子坤, 陈力
2003, 23(4): 306-312. doi: 10.11728/cjss2003.04.306
摘要:
讨论了载体位置、姿态均不受控制的双臂自由浮动空间机器人的无扰运动规划问题.结合系统的动量及动量矩守恒关系,证明了动力学奇点的存在,并导出了动力学奇点的数学解析求解公式.在此基础上,利用动力学奇点给出了双臂自由浮动空间机器人载体姿态无扰运动路径的规划设计方法.该方法有助于空间环境下遥控机械手辅助航天器对接等任务操作的运动规划.
小卫星动平衡研究--质心不对中对姿态的影响
侯悦民, 季林红, 金德闻
2003, 23(4): 313-320. doi: 10.11728/cjss2003.04.313
摘要:
首先定性分析质心不对中对星体动力学特性的影响,然后由拉格朗日第二类方程导出引力场下星体运动方程的矩阵表达式,最后以50kg级长方体3轴稳定小卫星为例,分析不同初角速度和不同时间历程情况下质心不对中对星体运动姿态的影响,并分析其对星体运动稳定性的影响.本文研究为同类品种小卫星的构型设计、姿态控制系统设计以及制定卫星动平衡精度提供依据.