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2015年  第35卷  第5期

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日球层物理和太阳系探测
月球均匀模型阶跃感应磁场模拟计算
张翔宇, 赵华
2015, 35(5): 525-532. doi: 10.11728/cjss2015.05.525
摘要(729) PDF 5427KB(1787)
摘要:
针对月球均匀模型, 利用电磁感应理论, 对行星际磁场阶跃扰动产生的 感应磁场进行了模拟计算. 设磁导率恒为μ0, 对于一些特定的电导率值, 给出了月表磁场分量和总场从跃变到重新达到稳态的变化过程; 在一条经线 上的赤道附近、中纬地区和极区各选取一个测点, 利用Laplace逆变换的数 值公式给出了磁场瞬变响应函数和磁场分量及总场在不同电导率情况下的变化趋势. 计算结果表明, 此研究方法可行, 结果合理. 经过足够长的时间, 与外磁 场跃变方向垂直的磁场分量将会消失, 而与之平行的磁场分量将与外场趋于 一致. 在外场发生跃变的时刻, 赤道附近能够测到的最大磁场分量值约为13.65nT, 极区附近能测到约2.71nT; 在中低纬度和极区, 平行分量变化的过程显著 不同, 反映出实际探测中, 选取在月表不同位置的磁强计将可能监测到完全不同的磁场变化曲线形态.
磁暴数统计特性研究
刘玉梅, 陈春, 孙树计, 班盼盼
2015, 35(5): 533-540. doi: 10.11728/cjss2015.05.533
摘要(963) PDF 977KB(1619)
摘要:
Dst是一个表征磁暴强度的空间天气指数. 通过统计1957-2008年 发生的中等磁暴(-100<Dst≤ -50nT)和强磁暴(Dst ≤ -100nT)在太阳活动周上升年、极大年、下降年和极小年的时间分布情 况, 分析其随季节变化的统计特性, 进而讨论了引起磁暴的原因. 结果表明, 对于同一太阳活动周, 极大年地磁暴发生次数远大于极小年地磁暴的发生次数, 这与太阳黑子数的变化趋势是一致的; 通常太阳活动周强磁暴出现双峰结构, 而第23周中等磁暴出现双峰结构, 强磁暴则出现三峰结构, 这可能与1999 年强 磁暴发生次数异常少, 使1998年凸显出来的现象有关; 磁暴主要发生在分季, 随着Dst指数的增加, 磁暴发生次数明显增加.
基于CIT技术的广域增强系统电离层延迟修正算法
欧明, 甄卫民, 於晓, 刘裔文, 徐继生
2015, 35(5): 541-548. doi: 10.11728/cjss2015.05.541
摘要(1041) PDF 1265KB(1546)
摘要:
提出了一种基于电离层层析成像(CIT)技术的广域增强系统(WAAS)电离层延迟 修正算法. 该算法利用模式基函数与截断奇异值分解正则化组合的方式, 实现WAAS单频用户的电离层延迟误差修正. 基于中国区域23个广域基准站 和10个用户站的仿真结果分析表明, 传统的网格算法和基于CIT技术的电离 层延迟修正算法的电离层延迟修正精度与太阳活动、昼夜变化及地磁纬度 之间均存在明显的相关性. 基于CIT技术的电离层延迟修正算法精度优于网格算法, CIT算法的平均误差与标准差相比网格算法均有较大幅度的下降.
一种电离层场向不规则体各向异性散射模型
张雅彬, 吴健, 郭立新, 徐彬, 薛昆, 赵海生, 许正文
2015, 35(5): 549-555. doi: 10.11728/cjss2015.05.549
摘要(1038) PDF 1277KB(1504)
摘要:
电离层场向不规则体散射具有很强的方向性, 利用电离层场向不规则体散 射进行VHF频段超视距通信时, 需要准确可靠地确定其散射分布特性及路径损 耗等参数. 基于电离层不规则体场向散射的特点, 以地球地磁场为坐标系统, 提出了一种电离层场向不规则体各向异性散射模型, 该模型能够计算前向和后 向散射链路的路径损耗分布、时延展宽和相干带宽等参数, 同时运用该模型对 雷达横向截面的计算结果与已有文献的数据结果进行对比, 证明了该模型的准确性. 该模型能够计算电离层场向不规则体VHF频段的散射分布及路径损耗等参数, 为VHF散射通信链路的设计、布站提供依据和技术指导.
北美与东亚中纬地区电离层TEC变化的EOF建模和分析
姚新, 赵必强, 刘立波, 万卫星
2015, 35(5): 556-565. doi: 10.11728/cjss2015.05.556
摘要(1222) PDF 6969KB(1740)
摘要:
考察了北美(30°N-50°N, 140°W-50°W)与东亚 (42.5°N-57.5°N, 65°E-140°E) 中纬地区电离层总电子含量 (TEC)的变化. TEC数据来自美国喷气动力实验室(JPL)约15年的全球电离层图 (Global Ionospheric Map, GIM)数据. 利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Functions, EOF)得到上述两地区前三阶本征模及相关时间系数, 分别约占TEC 总变化的99.57%和99.79%. 结果表明, 两地区前三阶EOF分量所表现出的TEC变 化基本一致. 第一阶EOF分量表现为受太阳活动调制的半年变化; 第二阶EOF 分量表现为关于零磁偏线的经向电子浓度东西不对称结构, 计算表明该结构 与受地磁偏角控制的热层纬向水平风引起的等离子体向上漂移密切相关; 第三 阶EOF分量表现为磁倾控制的热层子午向风引起的等离子体向上漂移影响.
2010年海口上空突发钠层事件观测
张铁民, 王继红, 刘汉军
2015, 35(5): 566-573. doi: 10.11728/cjss2015.05.566
摘要(1359) PDF 946KB(1382)
摘要:
使用钠荧光激光雷达观测2010年低纬度地区海口(20.0°N, 110.3°E)上空突发钠层事件. 2010年总计观测时间为458h, 观测到突发钠层事件38次, 即每观测12h有1次突发钠层事件发生. 结合武汉上空突发钠层数据, 对比巴西低纬度地区数据, 揭示低纬度地区突发钠层频发现象. 观测到2010年12月30日突发钠层峰值时刻钠层密度廓线具有很好的空间对称性. 分析了距海口激光雷达西南约160km中国海南澹州(19.5°N, 109.1°E)的测高仪数据, 检测了13对突发钠层和电离层偶发事件, 结果表明突发钠层与Es有很强的相关性. 通过 分析低纬度地区上空突发钠层峰值径迹平均速度发现, 大多数突发钠层峰值向 下运动.
电离层多普勒接收机的设计与实验
陈彦龙, 张援农
2015, 35(5): 574-580. doi: 10.11728/cjss2015.05.574
摘要(803) PDF 963KB(1343)
摘要:
利用软件无线电技术设计了一种电离层多普勒接收机. 该接收机采用DSP, FPGA等数字芯片与PXI总线进行架构, 使用GPS作为接收机的时间和频率同 步模块, 能够灵活设置系统参数. 实验接收来自中国蒲城陕西天文台的高 频时间信号, 实时获取由于电离层扰动所产生的多普勒频率偏移信息. 使用通过MATLAB语言实现的信号处理软件平台, 对接收到的高频信号进行处理. 观测结果表明, 接收机能够分析电离层回波信号的多普勒频移随时间的变化, 是获取不同空间尺度电离层扰动信息的一种有效手段.
中地球轨道高能电子辐射环境特性分析
杨晓超, 朱光武, 符养, 孙越强, 梁金宝, 荆涛, 常峥, 史春艳
2015, 35(5): 581-587. doi: 10.11728/cjss2015.05.581
摘要(1076) PDF 5470KB(1665)
摘要:
采用中国中地球轨道卫星在太阳活动下降相到上升相的高能电子探测数据, 首次分析研究了该轨道高能电子环境的空间分布、通量强度、时序变化以及对地磁暴活动响应的特性. 结果表明, 中地球轨道高能电子的空间分布 范围稳定, 电子通量强度随能量升高而下降; 中地球轨道高能电子环境是 一个在不同时间尺度上剧烈变化的动态系统, 该系统可能间歇性地出现27天重 现性变化, 该系统变化受地磁暴事件调制, 但其对磁暴的响应呈现出非线性特征.
空间探测技术
嫦娥三号着陆器有效载荷探测能力地面验证试验
贾瑛卓, 代树武, 王雷, 刘明洁
2015, 35(5): 588-595. doi: 10.11728/cjss2015.05.588
摘要(983) PDF 3809KB(1299)
摘要:
嫦娥三号探测器首次实现了中国月球软着陆和月面巡视探测, 完成三类科学 探测任务. 嫦娥三号探测器分为着陆器和巡视器, 在着陆器上配置了地形地 貌相机、月基光学望远镜、极紫外相机和降落相机四种有效载荷. 着重介绍了着陆器有效载荷研制过程中进行的探测能力地面模拟试验验证情况, 包括试验项目、试验方案、试验结果和分析.
基于随机点模拟方法分析空间目标危险交会
苍中亚, 薛炳森, 程国生, 朱小露
2015, 35(5): 596-602. doi: 10.11728/cjss2015.05.596
摘要(1195) PDF 1355KB(1379)
摘要:
基于SGP4模型在空间目标轨道预报中的应用, 在预报的位置速度信息和误差 信息基础上, 提出一种空间两目标碰撞预警的分析方法, 即随机点模拟方法. 与传统的交会平面积分方法相比, 其主要有两点不同: 一是在误差信息中考虑 了误差均值的影响, 即误差椭球不再以预报位置为中心分布; 二是在分析方 法上侧重于真实模拟可能的交会情形, 而不忽略任一方向上的误差. 通过算例分 析验证了该方法的可行性, 结果表明误差均值的非零性使得最大碰撞概率不 一定出现在预报的最近交会距离时刻. 同时仿真结果还表明, 两目标在相对速 度方向上的相对位置仍然存在误差, 这可能造成随机点模拟的碰撞概率计算 值较交会平面积分方法偏小. 不同的碰撞预警分析方法对应不同的预警门限, 根据文中实例, 初步确定10-6为随机点模拟方法的红色预警值.
旋转非合作目标终端逼近的姿轨控制研究
刘海龙, 韩旭, 史小平
2015, 35(5): 603-610. doi: 10.11728/cjss2015.05.603
摘要(936) PDF 940KB(1358)
摘要:
针对旋转非合作目标的终端逼近过程进行研究, 建立了适用于任意偏心率的精 确航天器相对运动和姿态动力学模型, 并对传统的直线型同步自旋逼近策略进行 改进, 设计了用于保障终端逼近安全性的指数衰减型参考轨迹; 推导了基于比例 微分加解耦控制方法的相对轨道和姿态控制律, 通过数值仿真验证了控制器的有效性.
中继卫星系统支持中/低轨航天器飞行测控任务技术研究
李于衡, 孙海忠, 郑军
2015, 35(5): 611-617. doi: 10.11728/cjss2015.05.611
摘要(1317) PDF 707KB(1512)
摘要:
随着中继测控终端小型化和高增益、宽波束天线技术的发展, 特别是中国后续 中继卫星将具备S频段多址服务能力, 使得依靠中继卫星系统实现航天器飞行 测控和所有在轨卫星的日常管理成为可能. 通过分析中继测控支持中/低轨 道卫星在轨测控的能力、优势和基于中继测控实现卫星发射弹道优化策略, 提出了定向天线中继终端应急测控方法. 研究结果表明, 中继卫星系统能够为航天器飞行任务从发射、入轨到在轨管理提供测控服务, 特别是基于多址 服务能力的中继卫星系统从数量上完全满足中国在轨卫星的测控需求, 测控效率和应急能力将得到明显提升.
空间望远镜用黏滞液体阻尼隔振器研究
陈涛, 徐振邦, 吴清文, 陈立恒
2015, 35(5): 618-625. doi: 10.11728/cjss2015.05.618
摘要(1120) PDF 3091KB(1713)
摘要:
为抑制卫星平台对天基望远镜的扰动, 需进行减振设计. 设计了一种空间望远镜用黏滞液体阻尼隔振器, 具有密封可靠、空间环境适应性好等特点. 根据流固耦合相关理论建立阻尼参数模型, 在此基础上实现了隔振器结构设计, 并对核心元件弹簧片进行参数优化设计, 加工制作出一套原理样机. 对该样机的刚度和阻尼性能进行了仿真分析和实验测试. 结果表明, 该隔振器的刚度特性和阻尼特性理论分析结果均与实验结果吻合较好, 说明模型较为准确, 具有工程设计指导价值.
基于日心坐标系的PDQG-R剖分模型及编码研究
胡雅斯, 时蓬, 段然
2015, 35(5): 626-633. doi: 10.11728/cjss2015.05.626
摘要(1031) PDF 2332KB(1351)
摘要:
随着空间数据的海量增长, 为了提高数据存取效率和数据可视化效率, 需要对 数据进行有效的组织和管理. 基于现有的二维表面剖分模型, 针对过太阳质心 的黄道面和子午面, 提出一种新的PDQG-R格网模型--平面退化四叉树格网, 并给出了相应的网格编码方案. 以太阳风模型数据为例, 给出了具体的组织实 例并验证, 结果表明该剖分模型不仅解决了日心附近网格过密问题, 还可以满足径向分辨率与经(纬)向分辨率不同步的需求, 同时还能提供多分辨率层次的数据, 有效地支持海量空间数据的组织管理.
卫星通信中基于扩频技术的异步差分空时协同编码研究
章坚武, 章谦骅
2015, 35(5): 634-640. doi: 10.11728/cjss2015.05.634
摘要(837) PDF 1750KB(1344)
摘要:
卫星通信系统中, 经过不同信道的中继信号强度存在显著差异, 存在同步误差且时延差动态变化, 严重影响了误码性能. 传统方案一般通过引入差分编码解决卫星通信接收端的动态信道估计问题. 本文通过扩频系统中的正交码区分来自不同中继卫星的信号, 借助扩频码表提取各路信号后进行空时解码. 从仿真结果可知, 差分空时编码与扩频技术相结合能获得更好的误码率性能, 很好地解决了随机时延差问题, 使接收端无须对信道参数进行估计, 从而大幅降低其复杂度.
恒星地球模拟器的光学系统设计与精度模拟分析研究
孙高飞, 张国玉, 刘石, 王凌云, 高玉军
2015, 35(5): 641-646. doi: 10.11728/cjss2015.05.641
摘要(936) PDF 1853KB(1443)
摘要:
为实现对敏感器的地面标定与精度测试, 需研制一套恒星地球模拟器, 要求其星间角距模拟精度优于10", 地球张角模拟精度优于0.05°. 通过设计高精度准直光学系统与高精度紫外准直光学系统, 实现了对星点位置与地球图像的无穷远距离模拟; 提出了星点位置模拟误差修正方法与地球图形模拟误差修正方法, 提高星间角距和地球张角的模拟精度.实测星间角距与地球张角模拟结果表明, 该模拟器的星间角距模拟精度优于10", 地球张角模拟精度优于0.02°.
Design of Optical and Mechanical Structure for Lunar Simulator Based on Variable Shape and Adjustable Radiance
LIU Shi, ZHANG Guoyu, SUN Gaofei, WANG Lingyun, GAO Yujuni
2015, 35(5): 647-652. doi: 10.11728/cjss2015.05.647
摘要(869) PDF 2765KB(1860)
摘要:
To simulate the different lunar phases and ensure continuous adjustability of the radiant brightness, a new broad spectrum light and frosted glass were applied and designed in the optical system for lunar simulator with the shapes and radiance being able to be adjusted. According to the engineering demand and index requirements of the optical system, three major design aspects are addressed, including the high reliability and maintainability for broad-spectrum light, heat dissipation in lunar simulator for long working hours, and bearing of the main frame under different working conditions. By designing a reasonable machine structure, and through the structure itself with the matrix arrangement of 48 axial flow fans, an effectively cooling air duct is established. Deformation and temperature were calculated by the finite element software ANSYS. The results showed that the displacement deformation reached 0.33mm and stress deformation reached 0.02MPa at the temperature of 20℃; when the main frame was in the temperature field between 20℃ and 65℃, the maximum displacement deformation reached 13.30mm and maximum stress deformation is 97.90MPa, and the amount of this deformation is very small in considering of the mechanical structure dimensions and weight of the lunar simulator.

期刊介绍

ISSN 0254-6124       CN 11-1783/V

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