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2013年  第33卷  第1期

日球层物理和太阳系探测
Recent development and preliminary results of Chinese Meridian Project
WANG Chi, REN Liwen
2013, 33(1): 1-5. doi: 10.11728/cjss2013.01.001
摘要:
The Meridian Project is a ground-based network program to monitor solar-terrestrial space environment, which consists of a chain of 15 ground-based observatories located roughly along 120°E longitude and 30°N latitude. The Meridian project started in 2008, and its construction was completed by 2011. The integration and test phase of the Meridian Project conducted in 2011 demonstrated its observation capabilities as expected. The project will be in full operation in 2012. This report gives an overview of the recent development and preliminary results of the Meridian Project since 2010.
2009年2月13日EUV波现象数值研究
章磊, 郑惠南, 廖炽坚
2013, 33(1): 6-12. doi: 10.11728/cjss2013.01.006
摘要:
结合STEREO卫星的观测和三维磁流体力学数值模拟方法, 采用WSO (Wilcox Solar Observatory)磁场数据和势场源表面模型建立日冕初始磁场, 并在日面活动区加上时变的压强扰动, 对2009年2月13日05:35UT爆发的CME-EUV波(Coronal Mass Ejections-Extreme Ultraviolet wave, 日冕物质抛射-远紫外波)事件进行研究. 从COR1/STEREO-A图像判断, 此次CME前沿速度约340km·s-1, 角宽度约60°; 分析EUVI/STEREO-B 195 Å的差分图像, 可以看到, 环形亮环波前从活动区向四周传播, 亮环波前后面是日冕暗化区, 取四个方向的波前位置进行线性拟合可知, 该EUV波速度为247km·s-1, 数值模拟得到的EUV波速度为245km·s-1, 将计算结果采用IDL可视化后可以看到明显的亮环和暗区结构, 数值模拟结果与卫星观测相一致, 表明该EUV波现象是快磁声波.
基于小波与交叉小波分析的太阳黑子与宇宙线相关性研究
翁利斌, 方涵先, 张阳, 杨升高, 汪四成
2013, 33(1): 13-19. doi: 10.11728/cjss2013.01.013
摘要:
利用小波分析和交叉小波分析方法, 根据太阳黑子数以及Huancayo和Climax两个测站的月均宇宙线数据, 分析了两个测站的月均宇宙线周期变化, 同时利用太阳黑子数R12对Climax站宇宙线流量进行预测研究. 小波分析结果表明, 太阳黑子与宇宙线除存在显著的11年周期外, 太阳活动高年期间还存在1~6个月尺度的周期特性, 在第22太阳周活动高年时还出现了6~8和1~22个月的变化周期; 交叉小波分析结果表明, 在130个月左右的周期上宇宙线与太阳黑子具有显著的负相关性, 并且宇宙线的变化滞后太阳黑子约8个月; 分别采用预测时刻和8个月前的太阳黑子数, 预测相对误差为3.8912%和3.2386%. 本文方法同样适用于估算其他空间天气参量之间的周期和相关性, 提高各种空间天气参量的预测或预报精度.
使用地磁脉动参数定量预报地球同步轨道相对论电子通量的建模研究
何甜, 刘四清, 沈华, 龚建村
2013, 33(1): 20-27. doi: 10.11728/cjss2013.01.020
摘要:
磁层超低频波(ULF波)对种子电子的加速机制是磁层相对论电子产生的一个重要机制, 而地磁脉动参数可以作为此机制的有效指标. 本文采用地磁脉动参数作为输入参数, 借鉴线性预测滤波器技术, 构建一个多参量非线性函数, 进而利用此函数以及卡尔曼滤波技术, 建立一个地球同步轨道相对论电子通量日积分值预报模式, 提供提前一天的预报值. 使用2004年数据对该模式进行训练, 预报结果的预报效率为0.73, 线性相关系数为0.85. 使用2005-2006年的数据对该模式进行测试, 预报值与实测值之间的线性相关系数为0.83, 预报效率为0.69, 相比Persistence模式具有较大提升, 与仿REFM模式的预报效率相当
第23太阳活动周武汉站电离层TEC特征分析
徐振中, 王伟民, 张韧, 杨升高, 周楠, 汪四成
2013, 33(1): 28-33. doi: 10.11728/cjss2013.01.028
摘要:
利用武汉站(30.5°N, 114.4°E)1997年1月1日至2007年12月31日电离层TEC、太阳黑子数及地磁指数等资料, 分析了第23周武汉站TEC的周日变化、季节变化、半年变化以及与太阳活动的相关性等特征; 以2006年4月13-17日发生的磁暴为例, 讨论了武汉站TEC对磁暴的响应以及可能的机理. 结果表明,武汉站电离层TEC在太阳活动高、低年均呈典型的周日变化特征; 冬季异常和半年异常特征明显, 且受太阳活动强弱影响; TEC和太阳黑子数年均值相关系数为0.9611; TEC对磁暴的响应可能是由磁层穿透电场和中性风共同作用导致的, 具体影响机制有待深入研究.
双离子成分下的赤道电离层R-T不稳定性
李彩云, 黄文耿
2013, 33(1): 34-38. doi: 10.11728/cjss2013.01.034
摘要:
等离子体R-T(Rayleigh-Taylor)不稳定性被认为是赤道夜间F区电离层产生不规则体的主要机制, 经典理论中只考虑了氧离子一种正离子成分, 等离子体R-T不稳定性的表达式与氧离子质量和密度无关. 事实上, 在有些情况下, 电离层F区往往不仅仅只有一种正离子存在. 本文利用连续性方程、动量方程和电流守恒方程, 采用微扰方法, 推导了双离子成分条件下, 赤道电离层R-T不稳定性线性增长率的表达式, 研究多种正离子成分对R-T不稳定性的影响. 结果表明, 双离子成分下线性增长率与两种正离子的数密度和质量都相关, 增长率的大小依赖于两种正离子成分所占的比例.
强磁暴、能量粒子暴与热层大气密度涨落之间的相关关系
秦国泰
2013, 33(1): 39-47. doi: 10.11728/cjss2013.01.039
摘要:
利用1997-2007年由GOES8, GOES11和GOES12星载高能粒子探测器在地球同步轨道高度上所探测到的高能质子和高能电子通量探测数据以及高度560km左右星载大气密度探测器所得的热层大气密度探测数据, 统计分析了强地磁扰动、高能粒子通量跃变和热层大气密度涨落之间的相关关系, 初步获得强地磁扰动期间, 地球同步轨道(外辐射带外环)均出现了增幅大于三个数量级的高能质子通量(尤其是E>1MeV)强增强现象, 随后热 层大气密度强烈上涨, 表明三者之间是正相关关系. 在时间上地球同步轨道高能质子通量强增强现象先于日均Ap值(地磁活动程度)上涨约一天左右, 而热层大气密度强涨落现象又明显滞后于强地磁扰动事件.
2010年5月4日夜间海口上空钠层密度的激光雷达观测研究
张铁民, 王继红, 傅军, 关塞, 张福恒, 沈振江, 杨国韬
2013, 33(1): 48-52. doi: 10.11728/cjss2013.01.048
摘要:
使用Nd:YAG激光器和泵浦染料激光器产生的589nm激光, 与中高层大气中钠原子产生共振, 利用直径为1000mm的望远镜接收钠层的光子回波. 研究中国海口市2010年5月4日夜间的中高层大气中钠层密度分布, 计算钠层的相对密度和绝对密度, 研究钠层密度峰值变化. 观测到突发钠层出现在23:52LT, 持续12min.
Directional filtering due to mesospheric wind shear on the propagation of acoustic-gravity waves
Yu Yonghui, Chen Wei, Wang Yachong
2013, 33(1): 53-62. doi: 10.11728/cjss2013.01.053
摘要:
Gravity waves with periods close to the Brunt-Väisälä period of the upper troposphere are often observed at mesopause altitudes as short period, quasi-monochromatic waves. The assumption that these short period waves originate in the troposphere may be problematic because their upward propagation to the mesosphere and lower thermosphere region could be significantly impeded due to an extended region of strong evanescence above the stratopause. To reconcile this apparent paradox, an alternative explanation is proposed in this paper. The inclusion of mean winds and their vertical shears is sufficient to allow certain short period waves to remain internal above the stratopause and to propagate efficiently to higher altitudes. A time-dependent numerical model is used to demonstrate the feasibility of this and to determine the circumstances under which the mesospheric wind shears play a role in the removal and directional filtering of short period gravity waves. Finally this paper concludes that the combination of the height-dependent mean winds and the mean temperature structure probably explains the existence of short period, quasi-monochromatic structures observed in airglow images of mesopause region.
空间探测技术
空间站支持多任务动态时隙分配研究
胡圣波, 孟新, 卞春江
2013, 33(1): 63-71. doi: 10.11728/cjss2013.01.063
摘要:
为高效、灵活利用有限的空间信道资源, 提高空间站运营模式的动态性, 采用具有QoS (Quality-of-Service)保证的空间站支持多任务动态时隙分配十分重要. 根据空间站多任务特点, 提出一种基于IP的空间站通信网络架构. 根据探测任务的不同QoS等级, 重点研究了多任务动态时隙分配方法, 提出了一种基于预留的具有QoS保证的按需时隙分配方法. 基于NS2和STK进行仿真, 并得出如下结论: 空间站经中继卫星到地面的数据传输时延在0.23~0.35s; 空间站到地面的端到端传输时延受激活的有效载荷或航天器数目影响, 激活的有效载荷或航天器数越少, 端到端的时延越小.
附加深空机动的借力飞行全局优化
李小玉, 郑建华
2013, 33(1): 72-78. doi: 10.11728/cjss2013.01.072
摘要:
借力飞行轨道设计是一个多变量强约束的非线性优化问题, 初始方案通常采用不需要初值猜测的全局优化算法进行优化, 但是借力点处的C3匹配原则等较强的约束条件极大影响了全局算法的收敛性能. 针对这一问题, 研究了附加深空机动的借力飞行模型, 在借力点处引入B平面和辅助转角, 推导了离开超越速度的解析表达式, 通过求解Lambert问题和轨道递推得到日心转移段的深空机动脉冲. 利用微分进化算法对问题进行优化, 结合木星探测算例, 对VEE (Venus-Earth-Earth), VEME (Venus-Earth-Mars-Earth)和VEVE (Venus-Earth-Venus-Earth)三种深空机动借力飞行方案进行优化, 给出了优化结果.
基于脉冲星的日地系平动点轨道自主导航研究
杨成伟, 郑建华, 李明涛, 邓新坪
2013, 33(1): 79-84. doi: 10.11728/cjss2013.01.079
摘要:
给出一种利用X射线脉冲星的平动点轨道自主导航算法. 分析了X射线脉冲星导航原理, 以脉冲到达时间差值为基本观测量, 建立导航系统观测方程. 在高精度星历模型下, 对日地系L1点Halo轨道建立数学模型, 利用基于UD分解的无迹卡尔曼滤波方法进行导航定位, 并研究了摄动因素对导航结果的影响. 仿真结果表明, 在日地系平动点轨道的自主导航中, X射线脉冲星导航是可行的.
高动态环境下SINS姿态更新的改进等效旋转矢量算法
杜继永, 张凤鸣, 李建文, 黄国荣, 代峰
2013, 33(1): 85-91. doi: 10.11728/cjss2013.01.085
摘要:
高动态环境下捷联惯导系统的姿态算法是提高系统精度的关键技术. 通过研究SINS高动态姿态更新方法, 分析姿态矩阵解算的四元数及等效旋转矢量算法, 使等效旋转矢量算法在高动态环境下的应用问题得以完善. 为改善等效旋转矢量算法对于高动态飞行环境的适应性, 以圆锥运动作为环境条件, 对等效旋转矢量算法进行改进, 推导改进算法的误差. 通过与单子样和三子样等效旋转矢量算法进行仿真对比, 验证了改进算法的有效性.
空间用洛伦兹力激励器静态标定测试系统
李鹏, 任维佳, 李宗峰
2013, 33(1): 92-100. doi: 10.11728/cjss2013.01.092
摘要:
基于洛伦兹力的空间用电磁激励器是空间高微重力主动振动隔离系统的核心控制部件. 为满足系统实时变化的控制器输出要求, 必须标定激励器的设计参数, 得到输出力与输入电流之间的关系. 设计了一套用于激励器静态标定的自动测试系统, 并对其硬件结构设计、软件模型及测试数据处理进行了介绍. 系统硬件结构包含力传感器、力值显示控制仪、三轴位移台、电机驱动器模块及数据接收分发模块. 系统软件采用LabVIEW编程技术, 实现了对信号的采样、显示和存储. 利用Matlab进行数据处理, 得到相应处理结果, 为激励器进一步的优化设计提供了技术依据.
卫星导航系统功率增强对接收信号质量的影响分析
吕志成, 聂俊伟, 刘增军, 王飞雪
2013, 33(1): 101-107. doi: 10.11728/cjss2013.01.101
摘要:
GPS现代化计划在L1和L2两个频点上增加具有点波束增强功能的M码导航信号. 以GPS L1 M码信号为例, 从频谱重叠、接收信号等效载噪比两方面分析GPS L1 M码信号功率增强对其他导航信号质量的影响. 分析结果表明, GPS L1 M码信 号增强幅度在20dB以内时, 可以明显提升增强信号的抗干扰性能, 引起其他信号等效载噪比恶化量小于2dB; 信号增强幅度超过20dB后, 将导致其他信号质量迅速下降, 功率增强信号等效载噪比达到某一极值后将不再增加.
双级螺旋式重复折展锁解太阳翼设计与展开特性分析
胡明, 袁伟东, 陈文华, 孔菲, 钱萍, 陈昌足
2013, 33(1): 108-114. doi: 10.11728/cjss2013.01.108
摘要:
提出了双级螺旋式重复折展锁解太阳翼, 通过分析其工作原理, 根据双级螺旋式重复折展锁解太阳翼设计需求, 完成了其功能分析以及技术参数和结构尺寸的确定. 通过双级螺旋式重复折展锁解太阳翼展开特性分析, 研究了重复折展锁解太阳翼运动传递关系, 建立了其展开运动特性分析模型, 包括正运动学和逆运动学模型. 利用仿真求解计算获取获得了太阳翼各基板展开的同步度与平面度值. 仿真结果表明, 所提出的双级螺旋式重复折展锁解太阳翼满足设计指标要求, 为其进一步研究提供了重要理论依据.
基于光学测量的大型天线测试方法研究
王宏建, 郝齐焱, 易敏, 陈雪, 刘广, 刘世华, 赵鑫
2013, 33(1): 115-119. doi: 10.11728/cjss2013.01.115
摘要:
提出了一种基于光学照相的电磁场数值计算测试电大尺寸天线辐射特性的新方法. 根据光学照相实测大型天线的形面三维坐标计算出天线表面电流分布, 利用物理光学计算得到天线远场方向图和增益. 采用该方法得到的海洋二号校正辐射计观测天线和充气天线的辐射特性与平面近场测试结果的对比验证了其具有足够的准确性. 该方法具有快速、灵活的特点, 可以推广到电大尺寸天线测试.
嫦娥一号CCD立体相机数据光度校正
陈超, 秦其明, 卢燕, 王金梁, 张宁
2013, 33(1): 120-127. doi: 10.11728/cjss2013.01.120
摘要:
为更加精确拟合相函数系数, 得到较为准确的光度校正结果, 针对嫦娥一号CCD立体相机数据的特点, 对改进的Lommel-Seeliger模型中的Lommel-Seeliger因子进行修订, 使去除太阳入射角和传感器观测角影响的遥感图像数据能够更好地契合相位角的变化; 利用加入修订后Lommel-Seeliger因子的模型对嫦娥一号CCD立体相机数据进行逐像素光度校正; 选取同一轨道不同纬度和同一区域不同视角两组数据来验证算法的有效性和适用性. 实验结果表明, 该方法能够有效校正由于几何观测条件变化而引起的目标光谱特性的不一致性, 对于较亮和较暗区域的光度校正效果更为有效.
2016年国际地球科学与遥感大会将在北京召开
2013, 33(1): 128-128.
摘要:
2012年7月在德国慕尼黑举办的美国电子与电气工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)地球科学与遥感分会(Geoscience and Remote Sensing Society, GRSS)理事会上, 中国成功获得2012年国际地球科学与遥感分会(International Geoscience And Remote Sensing Syposium, IGARSS)举办权.
2016年国际地球科学与遥感大会LOGO征集
2013, 33(1): 128-128.
摘要:
2012年国际地球科学与遥感大会(International Geoscience And Remoto Sensing Symposium, IGARSS)现已面向社会开展IGARSS 2016年的LOGO设计征集活动。