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2005年  第25卷  第2期

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论文
部分开放多极磁场中的日冕磁绳灾变
彭忠, 胡友秋
2005, 25(2): 81-85. doi: 10.11728/cjss2005.02.081
摘要:
采用球坐标下二维三分量理想MHD模型,研究部分开放多极背景磁场中日冕磁绳的灾变现象.背景磁场由含3个闭合双极场的冕流和带赤道中性电流片的开放场构成,磁绳位于中心双极场的下方,其特性由环向磁通和轴向磁通表征.对给定的环向磁通,存在轴向磁通的一个临界值;对给定的轴向磁通,也存在环向磁通的一个临界值.在该临界值以下,磁绳附着于太阳表面,系统处于平衡状态;该临界值一旦被超越,磁绳将脱离太阳表面向上喷发,说明部分开放多极背景磁场中的日冕磁绳系统存在灾变现象.本文算例表明,灾变点对应的磁能阈值超过对应部分开放场(中心双极场开放,两侧的双极场仍维持闭合)能量约15%,其超过部分可为日冕物质抛射一类太阳爆发提供能源.
冕洞发展及其相关地球空间效应的个例分析
马冬兰, 刘四清, 龚建村
2005, 25(2): 86-92. doi: 10.11728/cjss2005.02.086
摘要:
利用出现在2003-2004年的一个大冕洞及其相关太阳风、行星际磁场和地磁资料,分析了冕洞自身演化规律以及对太阳风和重现性地磁暴的影响.研究发现,冕洞发展经历了生长期、成熟期和衰减期三个阶段;成熟期,冕洞高速流中的最大太阳风速度和地磁暴平均强度基本维持在同一个水平上;但地磁暴的持续时间和冕洞高速流的持续时间仍有较大变化,该时间长短主要与冕洞穿越太阳赤道部分所横跨的经度相关.
柱形等离子体辐射场的数值计算和分析
赵国伟, 陈诚, 徐跃民
2005, 25(2): 93-98. doi: 10.11728/cjss2005.02.093
摘要:
参照金属辐射场的求解方法,在简化条件下计算出柱形等离子体行波传输和驻波传输的辐射图.当改变等离子体密度以及相关参数时,对应的辐射图会相应地发生变化,得出与信号在金属介质中传输相类似的结果.根据理想柱形等离子体表面波的色散关系得到波矢,求出的柱形等离子体辐射方向图与金属介质的辐射方向图相比,会发生较大的变化,因此利用等离子体进行信号传输有一定的价值.
利用神经网络预报电离层f0F2
陈艳红, 薛炳森, 李利斌
2005, 25(2): 99-103. doi: 10.11728/cjss2005.02.099
摘要:
由中国武汉电离层台站和澳大利亚Hobart台站的电离层F2层临界频率(f0F2)的资料,利用三层前向反馈神经网络(BP网络),提出一种提前24h预测f0F2的方法,该方法以前5天观测的f0F2数据拟合的5个系数以及太阳活动参数作为输入,以当天24 h的f0F2作为输出对网络进行训练,训练好的网络可以实现对f0F2提前24 h的预报.预测结果显示,利用神经网络预测的f0F2与实际观测结果变化趋势较一致,并且比IRI的计算结果更加准确.误差分析表明,在南半球Hobart(-42.9°,147.3°)台站比中国武汉站(30.4°,114.3°)的结果要好,在低年比高年要好,在冬夏季节比春秋季节稍好.本文说明利用神经网络对电离层参量进行预报是一种切实可行的方法.
对流层特大暴雨天气对电离层变化的影响
徐桂荣, 万卫星, 宁百齐
2005, 25(2): 104-110. doi: 10.11728/cjss2005.02.104
摘要:
研究气象活动对电离层变化的影响.利用时序叠加方法,通过对1958-1998年期间发生在武汉的5次特大暴雨天气事件对武汉上空电离层变化的影响进行分析,发现:(1)特大暴雨能够引起低电离层fbEs和f0Es参量较明显地减小;(2)特大暴雨对电离层F区寻常波描迹的最低虚高h'F和电离层等效峰高hpF的参量也有一定影响,且随着雨量的增大这种影响作用也会增加;(3)特大暴雨对电离层其他参量影响甚弱或没有影响.本文认为,特大暴雨天气事件对电离层的影响主要来自于动力过程,特别是特大暴雨激发的或相伴的大气重力波、潮汐波和行星波等长周期大尺度过程的作用.
重力波对中间层和低热层大气环流的影响
胡雄, 张训械, 张冬娅
2005, 25(2): 111-117. doi: 10.11728/cjss2005.02.111
摘要:
利用β通道准地转近似大气平均运动方程组,采用重力波线性饱和参量化方法,定性地研究大气重力波对中间层和低热层大气环流的作用.模拟计算得到,大气重力波对平均东西风速可产生100 m.S-1/d左右的作用力和产生120 m2/s的湍流扩散,这些作用平衡了Coriolis扭力,导致大气的平均东西风速大大偏离辐射平衡风场,中层顶附近的平均东西风速在冬季(夏季)甚至反转为东风(西风).平均东西风速计算结果与冬季和夏季中频雷达东西风速观测值和大气模式剖面等大致一致.
GEANT程序在空间粒子探测器优化设计中的应用
张珅毅, 王世金
2005, 25(2): 118-124. doi: 10.11728/cjss2005.02.118
摘要:
在众多的蒙特卡罗模拟程序中,介绍了其中的一种程序--GEANT程序.首先对蒙特卡罗方法的产生和基本思想作了解释,对GEANT程序的主要模块和基本结构以及粒子在程序中的传输过程作了描述.在程序中,GEANT程序应用了先进的ZEBRA存储管理器,使各个模块之间的联系更为方便.在空间粒子探测中,利用GEANT程序,可以计算空间粒子在探测器中的能量损失,在不同材料中的射程以及产生的次级粒子的数量,最后利用GEANT程序可以模拟出各种粒子在不同材料中的LET值,本文还进一步表明了蒙特卡罗方法对空间粒子探测的重要意义.
激光测高仪回波分解算法
杨庚, 黄春明
2005, 25(2): 125-131. doi: 10.11728/cjss2005.02.125
摘要:
开发了一种激光测高仪回波基本信息提取算法,对回波数据进行了高斯波分解,获取了高斯波分量的个数,及每个高斯波分量的波中心位置、宽度和幅度等参数.该算法首先根据回波拐点的数目和位置确定出高斯分量的个数及每个高斯分量的波中心位置和宽度初始值,随后利用线性最小二乘法计算出每个高斯分量的幅度,最后将经过选择和标记的高斯分量针对实际回波采用Levenberg-Marquardt方法进行拟合,得到优化后的高斯波基本参数.通过这些基本参数信息,能够进一步推导出激光测高仪光斑内各个反射表面的垂直分布、起伏程度和反射率等基本信息.
移位损伤剂量模型及其应用
张庆祥, 韩建伟, 师立勤, 张振龙, 黄治
2005, 25(2): 132-137. doi: 10.11728/cjss2005.02.132
摘要:
首先描述了移位损伤的机理及其影响器件性能的机制,引入了适合航天器工程抗辐射加固设计使用的移位损伤剂量模型,探讨了其在CCD器件电荷传输效率CTE,Si器件平均暗电流以太阳电池阵输出功率等工程参数衰降中的应用,介绍了建立的基于移位损伤剂量模型的空间环境中CCD器件CTE衰降预测模式,其结果与欧空局空间环境信息系统的计算结果相吻合.该程序在光电器件抗辐射加固设计中具有重要的应用价值.
卫星位置偏差对双星/GIS组合定位的影响及组合定位试验
郑冲, 吴杰, 周伯昭, 袁宴波
2005, 25(2): 138-142. doi: 10.11728/cjss2005.02.138
摘要:
建立了双星定位和双星/GIS组合定位的计算模型.在此基础上研究了星历误差对双星定位结果的影响,卫星位置偏差对组合定位结果的影响,在组合定位中,在经、纬度方向上,分别给卫星位置加入均方差为1°的位置偏差.结果表明,给卫星位置加入均方差为1°的经、纬度方向位置偏差,并不会降低组合定位的精度.对这一重要结论,从几何上给出了解释.最后进行了双星/GIS组合定位的物理试验.试验结果表明,双星/GIS组合定位确实可以大大提高双星定位的精度.
CHAMP卫星加速度计标校参数序列的谱分析
徐天河, 杨元喜
2005, 25(2): 143-148. doi: 10.11728/cjss2005.02.143
摘要:
给出了利用能量守恒方法求定CHAMP卫星加速度计标校参数的基本原理和算法.对2001年8月-2003年12月共约两年半的CHAMP卫星加速度计数据进行了标校,导出了尺度、偏差和偏差漂移参数的时间序列,分别采用最小二乘谱分析和抗差谱分析对这些时间序列进行了分析.结果表明,尺度、偏差和偏差漂移参数都有明显的周期变化,但各主周期项略有差异.尺度的主周期是441 d、220 d、126 d和13.4 d的周期变化,其中220d和441d的周期变化的贡献相对较大.偏差中有明显的220d、126d和13.4d周期变化,各周期变化的贡献几乎相当;偏差漂移的主周期是220 d、13.4 d和9 d的周期变化,其中13.4 d的周期变化最为显著,几乎比其他周期项变化高出一个数量级.另外尺度和偏差参数还有明显的长期变化,而偏差漂移参数的长期变化不明显.
集主承力结构与大容量储箱支架于一体的卫星主承力筒结构研究
陈昌亚, 王德禹
2005, 25(2): 149-153. doi: 10.11728/cjss2005.02.149
摘要:
针对现代卫星结构的大型化、燃料储箱的大型化,提出了一种集主承力结构与大容量储箱支架一体化的卫星主承力筒结构形式,旨在降低卫星质心、提高基频;在满足储箱容积的前提下,又能满足主结构有效载荷往运载的力的传递作用.有限元数值计算表明,该结构形式能够满足卫星相关结构性能的要求,可以作为今后卫星结构设计的参考构型.
滑移铰空间机器人基于分级Lyapunov方法的避障碍非完整运动规划
郭益深, 陈力
2005, 25(2): 154-160. doi: 10.11728/cjss2005.02.154
摘要:
基于分级Lyapunov方法,讨论了载体姿态与位置均不受控制的滑移铰空间机器人末端运动轨迹的避障碍运动学规划问题.首先以系统动量矩守恒关系及运动Jacobi关系为基础,建立了控制设计所需的系统状态方程及控制输出方程.此后,在Lyapunov函数的选取上采取分两级采取的方式,即初级Lyapunov函数确保滑移铰空间机器人的末端抓手从初始位置运动到指定的终点位置,次级Lyapunov函数则确保末端抓手避开工作空间中的障碍区域;两级合成则使空间机器人的末端抓手既实现了指定的位置移动又避开了障碍区域.系统数值仿真,证明了方法的有效性.