膜盒气压高度表系统分析与优化方法

建立膜盒气压高度表系统数学模型和几种多变量寻优直接搜索算法,对高度表系统结构与指示误差特性进行分析研究,形成高度表系统分析、模拟调试与优化方法。     

基于维纳滤波法的提高无人机测高精度方法研究

无人机高精度高度保持装置,通常采用误差相对较小的无线电高度表来作为测量高度或高度差的传感器。无线电高度表在海面上测高时,由于海杂波以及自身噪声等随机干扰信号的影响,会产生较大误差。为消除或减小海杂波以及自身噪声等随机干扰信号对无线电高度表的影响,需要对无线电高度表输出信号进行必要的处理。本文着重论述采用维纳滤波法最优估计技术来设计提高无线电高度表抗干扰的措施方法。     

高超声速滑翔飞行器地形匹配辅助导航方法研究

高超声速滑翔飞行器滑翔飞行高度在30 km以上,大气极其稀薄,传统采用气压高度计的地形匹配辅助导航方式将无法正常工作。为实现高精度地形匹配,在分析匹配算法对地形常值误差不敏感的基础上,详细论证了基于惯性系统解算绝对高度方案,并对比分析了将短时滑翔段弹道简化为等高飞行方案。在捷联惯性导航系统（SINS）误差模型基础上,结合高度通道方块图,通过拉普拉斯变换,建立了惯性系统高度通道短时稳定性解析模型,并以CAV-H为研究对象建立数值仿真环境。仿真结果表明,解析模型精度较高,基于SINS解算绝对高度能够满足地形匹配辅助导航系统精度要求,优于气压高度计正常工作时的精度。      

大气密度模型球谐修正研究

大气模型修正是提高模型精度的一种重要方法.利用CHAMP卫星高精度加速仪反演的密度数据,采用球谐函数的形式对NRLMSISE-00模型进行修正.为了消除轨道高度变化对密度修正结果的影响,将密度数据同化到同一高度处,计算修正之后的密度误差,进而对未来三天的密度进行预报.结果表明,经球谐修正后,修正误差和预报误差均有显著降低.在太阳活动高年,修正误差可降至10%左右,提前1~3天预报精度分别提高31.34%,21.39%和13.75%;太阳低年时修正误差可降至14%左右,提前1~3天预报精度分别提高55.03%,47.79%和43.60%.      

磁暴期间中纬度电离层剖面结构变化的数值模拟

利用电离层理论模型模拟了磁暴期间热层大气温度、成分、中性风和电场扰动对电离层电子密度剖面结构，特别是峰值密度和峰值高度变化的影响，结果表明，热层大气温度变化所引起光化反应系数的改变对电离层剖面结构影响不大；热层大气成分特别是Ｎ２／Ｏ的变化能有效地引起密度剖面变化，Ｎ２增加足以使峰值密度产生所观测到的负相暴；由中性风和电场引起等离子体漂移是峰值高度ｈｍＦ２变化的主要原因，但对电子密度的影响不足以抵消     

低轨航天器弹道系数估算及热层大气模型误差分析

利用低轨（LEO）航天器在轨期间两行轨道根数（TLEs）数据,结合经验大气密度模型NRLMSISE00,反演计算得到其在轨期间的弹道系数B’,以31年B’的平均值代替弹道系数真值,分别通过标准球形目标卫星对比以及物理参数基本相同的非球形目标卫星对比,对弹道系数真值进行了检验;利用不同外形目标卫星弹道系数在不同太阳活动周内的变化规律,结合太阳和地磁活动变化,估计经验大气密度模型的误差分布. 结果表明,利用反演弹道系数31年的平均值来代替真值,其在理论值的正常误差范围内;大气密度模型误差在210～526km高度范围内存在相同的变化趋势,且模型误差随高度增加而增大;在短周期内B’变化与太阳活动指数F_10.7存在反相关性;密度模型不能有效模拟2008年出现的大气密度异常低. 以上结果表明,经验大气密度模型结果需要修正,尤其是在太阳活动峰年和谷年,此外,磁暴期间模型误差的修正对卫星定轨和轨道预报等也具有重要意义.      

外弹道测量中速度修正新方法──辐射计法

介绍了外弹道测量中精度较高的速度修正新方法──辐射计法。其速度（距离变化率）误差是利用与距离误差△Ｒ之间的关系得到,而△Ｒ由微波辐射计在电波传播路径上直接测量大气辐射亮度温度得到。由于用微波辐射计得到的距离误差△Ｒ的标准差一般比常用的折射率预报法和射线描迹法降低１／３到２／３,所以利用本方法得到的距离变化率误差精度也必会比常用方法高,而且辐射计法可在任何方位角和仰角上进行实时修正。     

大气电波折射引起无线定位误差的试验研究

由于空中大气介质的不均匀性使得电波传播速度减慢射线产生弯曲,从而产生折射误差。因此要提高无线电定位的精度,就必须进行电波折射修正。本文提出了电波折射误差快速算法及修正。     

利用二维核回归估计的大气密度模式修正

传统经验大气密度模式预测大气密度存在的较大误差会引起低轨卫星轨道预报误差,对卫星的再入轨、控制计划、碰撞规避及精密定轨造成不利影响.利用天宫一号卫星探测数据,针对大气NRLMSISE-00模式计算的误差特点,在地磁相对平静(Ap ≤ 30)的时间段内,对相近地方时和纬度的模式误差分布进行分析发现,相近地方时和纬度的模式误差分布基本相同.利用二维核回归估计方法,对与预测点相近地方时和纬度的样本误差进行加权,估计预测点处的模式误差,进而按距离预测日期天数的长短,采用加权修正法对模式预测结果进行修正,修正后大气模式误差的均方差(RMS)由14.09%降至4.05%.研究结果表明,该修正方法可以显著提高大气密度预报精度.      

火星表面热环境对航天器热控影响分析

火星大气对太阳辐射产生吸收和散射作用,同时还将与火星表面航天器发生对流换热.热设计时难以直接评估对流、辐射和导热三种换热对航天器的影响,从而确定主要的控温途径.在调研火星表面辐射、大气等热环境的基础上,从线性化传热系数和对流辐射比的角度对比分析了辐射、对流和导热对航天器的影响.器表辐射传热系数随光学属性和温度的变化范围...     

采用CAD技术对飞机燃油测量进行姿态误差修正

为了实现飞机在任意姿态下燃油油量的测量,提出了一种基于CAD技术的飞机燃油油量实时测量方法.首先采用AutoCAD三维实体造型技术,建立了某飞机机翼油箱模型,然后介绍了带姿态误差修正的燃油油量的测量原理及测量系统的组成.利用油量传感器的输出值及飞机姿态信息,可以对燃油油量进行实时测量及姿态误差修正.试验结果表明,该方法运算速度快、测量准确.     

电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法

为减小外场环境温度的影响,提高电磁兼容性(EMC)测试设备的测量精度,提出了一种电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法.首先,根据1m距离两天线校准原理,理论推导了近场情况下采用透波材料制作的温控装置对接收天线接收特性的影响,结合仿真分析与试验结果,验证了使用温控装置带来的测试误差可控制在允许的范围内.然后,在此基础上,通过实际测试获得了典型天线的天线系数随温度的变化规律及误差修正曲面.最后,采用对比标准条件下和开阔试验场条件下的测试结果的方法来验证该方法的有效性.结果表明,在保证测量精度的前提下,通过天线系数温度误差修正,可将天线的使用环境温度扩展到-40~+50℃,进而减小外场试验测试误差.适用于双锥、对数周期和双脊喇叭等天线的天线系数温度误差修正.      

基于实时观测数据的大气密度模式修正

针对国际大气密度模式NRLMSISE-00, 以中国神舟飞船探测数据为基础, 提出一种基于实时大气密度观测数据的模式修正方法. 通过计算分析模式计算结果与探测数据的误差分布特征, 针对地磁相对平静期(Ap≤ 30)模式计算的误差特点, 建立了一种平均误差修正方法, 即认为在相对平静期, 在相同纬度和地方时, 模式误差基本相同, 某一时刻模式预测误差可以近似用与其相同纬度和地方时的平均误差来替代, 从而对模式预测结果进行修正. 以神舟4号探测数据为基础, 通过对模式预测结果采用两种方式进行修正, 可以看到模式误差得到了一定的改善. 采用误差库累积准实时修正, 修正后的误差由原来的20 %降至6 %; 采用误差库5天滑动预报修正后, 模式提前1, 2, 3天的预测误差由原来的20 %分别降至7.8 %, 9.4 %和10.5%.      

反射式仪表刻度盘的刻度

某些反射式仪表或测量系统如检流计、光线示波器、测量转台低转速的反光机构以及其他光学仪器等,其指示部分多是直的线性均匀刻度盘。采用这种刻度盘定性地指示被测信号的变化还是可以的;但是由于一般反射镜偏转角与被测信号是正比关系,而反射光点在刻度盘上的偏移量与反射镜偏转角(或被测信号)不是线性关系,所以采用这种刻度盘定量测定被测信号会产生误差。为此刻度盘要进行非线性修正刻度。     

GPS测量中大气延时误差分析

GPS测量误差主要有卫星引入的、接收机本身引入的、大气延时引入的这3个来源。其中,大气延时误差主要包括电离层延时和对流层延时,具有一定的稳定性,我们可以通过数学模型预测。电离层延时与电子含量大小有关,一般为几米,电子密度剧烈增加时,可达到几十米,对流层延时在天顶方向约为几米,在高度角较低时,可达几十米,严重影响GPS测量与定位精度。因此,有效预测大气延时误差对提高GPS测量和定位精度有重要意义。本文介绍了大气延时误差预测模型,并通过数据分析卫星仰角对大气延时误差变化特性的影响。     

关于热电偶冷端补偿问题的探讨

热电偶测量的是偶丝两端———测量端 (亦称工作端 )和冷端 (亦称参考端 )的温度差 ,因此必须知道热电偶冷端的温度 ,才能最终测量出热电偶测量端的温度。热电偶的冷端在生产实际中大都采用冷端补偿法来解决 ,与热电偶配合使用的温度指示仪表大都带有冷端补偿系统 ,国家检定规程将测量热电势的误差与冷端补偿误差合并检定 ,这样的方法 ,必须在标准装置中 ,配备补偿导线 ,从而将大幅降低标准装置的准确度。这对准确度不高、功能单一的仪表来说 ,完全适用 ,但对目前新颖的高准确度、多功能、智能化的测温仪表 (主要是一些先进的进口仪表 )就会遇到一些困难 ,为了更准确对这些仪表进行计量检测 ,我们采用各种方法来消除补偿导线引起的误差 ,从而可以对高准确度的热电偶测温仪表进行计量。我们也可以对冷端补偿进行单独的计量 ,这样通过分别对直流电压测量准确度和冷端补偿的准确度的计量 ,就可以更加准确地评定多功能、智能化的测温仪表的准确度。     

基于最优FCZPETC的下滑操纵飞行指示信号的综合

分析了飞机进近下滑飞行指示器设计的特点,并基于预见信息在改善飞机的跟随性能、补偿驾驶员的延时作用,应用零相位误差跟踪控制技术,提出了含有预见信息的飞行指示信号综合的新方法.仿真研究了所提出的零相位误差预见补偿器的应用特点,并验证了其改善飞机操纵对下滑轨道跟随性能的有效性.     

调频连续波无线电高度表的仿真研究

阐述了调频连续波无线电高度表工作原理和仿真模型，在分析中考虑了垂直速度形成的多普勒效应，文中给出几种仿真计算的结果，分析计算结果可得知高度表的工作稳定性以及多普勒效应引起的动态误差，仿真计算程序可以应用于优化伺服系统参量或制作高度表的数学仿真器等方面。     

基于钠激光雷达观测数据的中间层顶大气温度分布特性研究

作为中间层和热层的边界层,中间层顶存在多种能量交换方式,是大气能量耦合的重要区域。本文利用部署于中国科学院廊坊临近空间大气探测站的钠荧光多普勒激光雷达2013年的观测数据,研究了廊坊上空中间层顶区域大气温度的年度和季节分布特性,并分析了影响温度分布的多种因素。年平均温度廓线图显示,中间层顶位于约97.5 km高度处,温度约191.2 K。受放热化学反应的影响,年平均温度廓线91 km高度处出现了一个198 K的相对温度高点。中间层顶区域大气温度的季节分布受太阳辐射和大气动力学因素综合影响,夏季在大气动力学影响下,中间层顶高度较低,位于88 km高度处,温度也较低,约177 K;冬季太阳辐射起主导作用,中间层顶位于99 km高度处,温度为181 K。通过拟合月平均温度分析了中间层顶区域大气温度年变化和半年变化的振幅和相位特征。结果显示,中间层顶区域上部温度分布主要受太阳辐射的影响;在中间层顶区域下部,大气波动主导了温度分布。