太阳质子事件长期预报方法研究

太阳质子事件是对航天活动构成威胁的重要空间辐射环境事件,质子事件的长期预报对航天器防辐射设计具有重要的指导意义。通过分析最近的23太阳活动周数据,并对比21和22周相关资料,总结出了太阳质子事件分布的三段式特征,即质子事件与太阳活动周同步,呈11年周期变化,每一个周期中又可以划分为:上升期(前4年)、峰值期(中间4年)和下降期(最后3年),同时对每一个阶段的质子事件分布特征进行详细描述。在此基础上,对第24周的质子事件分布状况进行预测。     

四种典型空间环境下LEO预报精度分析

针对复杂变化的空间环境,依据地磁指数Ap和射电辐射流量指数F10.7对空间环境简要分为4类。统计近4个太阳活动周各类型事件,发现扰动型(01、10和11型)事件比例有下降趋势。选取高度约350 km的载人航天轨道(天宫一号),以星载GPS数据作为"测量数据"和"参考轨道"分析其在四种典型空间环境事件前后轨道预报精度和解算阻力系数C_d的变化情况。解算的C_d在00型和10型空间环境下没有明显变化,而在01型和11型空间环境下变化明显,表现为磁扰前1 d下降,磁扰当天及扰后1 d急剧增加。该方法对精细化分析预报误差具有一定的参考意义。     

TG01/SZ08交会对接轨道确定与预报精度分析

以我国首次空间交会对接为背景,介绍了交会对接任务轨道计算和预报的新特点。针对TG01("天宫一号"目标飞行器)调相控制期间的中长期轨道预报问题,分析了影响预报精度的多种因素,定量给出了偏航飞行姿态对轨道预报的影响,通过对不同策略预报结果的比较,制定了轨道预报的最优策略;针对SZ08("神舟八号"飞船)远距离导引期间的短弧定轨,采用适应短弧情况下的定轨策略,分别利用3圈、6圈地基统一S频段和中继卫星数据的定轨位置精度优于50m。     

高能电子对地球同步轨道卫星的影响分析

为了厘清在轨GEO(Geosynchronous Earth Orbit,地球同步轨道)卫星不时出现异常的原因,提高卫星执行任务的可靠性,首先从机理上介绍了空间环境中的地球辐射带及高能电子的情况,引出GEO卫星所处恶劣空间环境的现实;其次基于我国SEPC(Space Environment Prediction Center,国家空间环境预报中心)以及NSMC(National Satellite Meteorological Center,国家卫星气象中心)的空间环境月报资料,结合某GEO环境业务卫星故障的实际数据,经统计归纳,分析得出了地球辐射带中的高能电子是导致GEO卫星发生故障的主要原因;最后按照事例技术分析、常规按需预报和特殊情况下的实时预报等3个层次对高能电子预报方法进行了初步探讨。通过分析可以看出,为提高卫星完成任务的可靠性、降低长期管理风险,需要加强GEO卫星所处空间环境高能电子的预报工作。     

两种模型用于卫星钟差预报的性能分析

利用二次多项式和GM（1，1）灰色系统两种模型对GPS卫星钟差进行了预报分析。计算结果表明：在短期（1d）预报中，两者的预报误差在1ns量级以内；在长期（210d）预报中，灰色模型预报精度明显高于二次多项式模型预报精度，并且灰色模型长期（210d）预报Cs钟的精度高于Rb钟。     

基于气象风修正的返回舱落点快速预报方法

针对载人飞船回收着陆阶段伞-舱系统运动轨迹受中高空水平气象风影响大的特点,研究建立了回收着陆段完备的伞-舱多体动力学模型,提出了一种基于气象风漂移修正的返回舱落点快速预报方法,在"神舟八号"、"神舟九号"任务中进行了验证试验,并与现有返回舱落点预报方法进行了比较。结果表明,基于伞-舱多体动力学模型的气象风漂移修正量精度较现有方法提高了30%,利用该方法可快速准确预报返回舱着陆落点位置,有助于缩小飞船搜救范围,缩短搜救时间。     

低轨航天器长期轨道预报的初步研究

低轨航天器的长期管理和维护需要较高精度的长期轨道预报,影响长期预报精度最主要的因素来自低轨航天器所受的大气阻力摄动.借助平均大气密度模型,以340 km高度的低轨航天器为例,研究了低轨长期轨道预报问题.利用基于长弧段的逐天精密定轨,可以修正参考点的平均密度.根据目前积累的数据,通过引入太阳自转周期27 d和半年180 d这2个周期拟合平均密度序列,未来的平均密度可以预报到较高精度.目前的计算结果表明,在此基础上低轨航天器的长期轨道预报精度可以得到保证,在不同算例中表现基本稳定可靠.     

加工误差智能预报技术

对自动化加工过程中加工误差的预报技术进行了分析，分析比较了传统预测理论和基于神经网络的智能预测，结果表明智能技术应用于加工误差预报是今后的发展方向。     

基于全连接神经网络的分层旋流火焰燃烧振荡预报

燃气轮机贫油预混低排放燃烧室容易发生燃烧振荡,在宽工况极端条件下燃烧主动控制有潜力成为抑制燃烧振荡的有效方法。然而主动控制系统依赖于对燃烧振荡的快速监测和准确预报,因此有必要针对不同的燃烧振荡预报手段开展研究和验证。本文以甲烷预混同心分层旋流火焰的图像为基础,采用降低图像分辨率和提取火焰结构特征参数这两种不同的方式对火焰图像信息进行简化处理,并使用全连接神经网络对燃烧振荡进行预报研究。结果发现,两种方式都可以较为准确地预报燃烧振荡,精度均达到90%以上。预报精度随着图像分辨率的增加而升高,在极低的图像分辨率(3*3)下,预报精度也能达到90%以上。此外,对根据火焰平均图像提取的结构特征参数进行了敏感性分析,捕捉到了系统稳定性的转变,但参数变化范围受训练集限制。本文提出的基于数据驱动方法对燃烧振荡的预报时间小于2 ms,为实现燃烧振荡实时在线预报提供了支持。     

航天器对于接近碎片轨迹的高精度预报方法

航天器可以通过地面提前预报的方法获悉有威胁的空间碎片运行情况，并且通过事先机动的方法加以规避，但对于事先没有提前预警的“意外”接近必须采取应急措施进行规避，其前提条件是能够对这些碎片进行快速、精确的轨迹预报，选择适当的相对运动方程并进行参数辩识是其中关键步骤。本文对接近碎片轨迹的高精度描述模型进行了研究，在接近时刻前后使用相对运动方程加修正的方法得到了令人满意的结果，为航天器后继的参数辩识和进行有效的自主规避行为提供了基础支撑。     

基于舰船运动时间序列预报的直升机着舰时机判断

为解决舰载直升机在海上返航着舰的安全问题，开展了直升机着舰时机判断研究。首先，基于时间序列预报方法，采用AR自回归模型，模型参数估计使用递推最小二乘算法进行在线辨识，对于存在的数据饱和问题引入了遗忘因子加以解决，实现了对舰船运动的短期预报。然后，根据舰船横摇运动的实时预报结果和周期性特点，选取横摇角度及角速度满足安全阈值的时间段，确定直升机安全着舰的时机。研究结果表明：该方法有效提高了直升机着舰的安全性。     

基于统计分析模型的飞行器落点预报方法

目前飞行器落点预报主要采用人机交互方式进行处理,而不同人员计算出的结果存在较大差异.针对该问题,提出了一种基于四阶龙格库塔计算方法的落点预报分布式计算统计分析模型.该模型根据飞行器的运行轨迹特性和在无动力、无控制、常质量段的预报落点具有集中分布的特点,采用零假设和备择假设统计方法对预报落点过滤选择,并对有效预报落点求其数学期望值.采用实际测量数据对所提出的模型进行了可行性和有效性验证,试验结果表明,该模型不仅具有较强的实时性、稳定性,而且当飞行器运行距离在数千千米时,该方法计算出的平面位置误差仅为几十米.     

太平机场雷暴分析预报

本文根据能量天气学原理，利用数理统计方法，对哈尔滨太平国际机场1995－1997年的资料进行综合分析，建立了雷暴预报的AmK模式、总温度模式和经验预报模式，在此基础上建立了一个雷暴集成预报模式，并在计算机上实现了自动分析、处理和预报，经回报检验和试报，效果较好。     

台风临近预警预报

本文对1993～2000年影响福州机场台风登陆地点、路径进行统计并对成因进行诊断分析，找出影响各类台风路径的环境场的差异，在此基础上总结台风路径移动的规律，运用统计分析的方法建立回归方程，供短期预报参考。其中将台风的登陆路径归纳为①、机场以南；②、机场位于台风路径右侧；③、机场以北等三种类型，并在2000～2001年实际工作中进行运用，取得了较好的效果。     

一种低轨卫星轨道预报算法

在基于EMBET（Error Model Best Estimation of Trajectory，误差模型最佳弹道估计）的雷达自校准处理过程中，需要基于给定的低轨卫星初始状态完成轨道预报，得到与雷达测量序列对应的卫星位置序列，进而通过迭代收敛过程得到误差模型参数估计。针对低轨卫星轨道迭代预报的需要，提出了一种边积分边插值的轨道预报方法。即将低轨卫星轨道积分计算过程的加速度计算结果直接应用到三弯矩插值，省略了三弯矩插值中节点矩的计算过程，同时将积分步长以及插值区间步长设置为1 s，减少了积分及插值中乘法和除法的计算次数，进一步提高了计算效率。经仿真计算表明，该方法在保证轨道预报精度的情况下，计算效率比传统低轨卫星轨道预报方法提高了约20倍，有效提高了雷达自校准处理的时效性。     

高精度实时弹道预报方法研究

试验任务中指挥中心需要实时向各测控设备发送引导信息,引导其捕获目标并稳定跟踪。随着试验任务要求不断提高,对引导精度的要求也越来越高,而计算高精度引导信息的关键是准确预报目标的弹道参数。目前常用的被动段弹道预报方法精度不高,不能满足高精度引导要求。本文着眼于预报初值精度的提高和预报模型的改进,将航天器轨道动力学知识运用到导弹被动段动力学建模中,建立了更符合导弹被动段运动特性的动力学模型来进行弹道预报。仿真数据计算表明,此方法能提高被动段弹道预报的精度,具有较高的应用价值。     

地球定向参数高精度预报方法研究

采用国际地球自转和参考系服务(IERS)的EOP 05C04数据序列,对EOPs序列做数据预处理后,分析基础预报序列的长度和精度与EOPs不同跨度预报精度的联系,同时综合应用线性的自回归(Autoregressive,简写为AR)模型和非线性的人工神经网络(Artificial Neural Networks,简写为ANN)模型结合最小二乘外推法,对EOPs序列作预报计算对比。研究结果表明,预报中选取合适的基础预报序列和预报方法,可以实现EOPs的高精度预报。     

直升机飞行气象要素的精细化数值预报

适应精细化预报的发展趋势,设计并发展了能对我国数值预报产品进行深加工处理的诊断分析模块。该模块能在常规数值预报产品的基础上,进一步制作直升机飞行气象保障专用参数产品。文中介绍了该模块的设计和实现方法,并结合主要产品,分析了其在业务保障中的应用。     

下击暴流的分析与预报

下击暴流对飞行的安全及国民经济危害很大。本文通过对2001年7月2日的一次下击暴流的分析结果发现：当日的探空曲线的分析、环境风场的分析、下沉对流有效位能(DCAPE)的分析、WINDEX指数分析、WINDEX指数与卫星云图的结合对预报下击暴流是否出现较有利；总结出用卫星云图的伪彩增强项结合大风指数(WINDEX)做下击暴流的临近预报准确性较高。     

CLT桨敞水性能的势流预报方法

为了提高面元法对尾流收缩叶梢负载（CLT）桨敞水性能的预报精度,通过修正常规面元法中的螺旋桨计算模型、尾涡模型和网格,改进预报CLT桨敞水性能的面元法计算理论。以CLT标准桨（P1727）为研究对象,从CFD方法模拟结果中,提取不同进速下的尾涡螺距和尾涡半径,构建双尾涡模型;提出混合网格划分方法,提高计算精度和效率。将面元法预报结果与国际拖曳水池会议（ITTC）实验数据对比,结果表明,在设计进速附近,推力系数和转矩系数的相对误差在5%以内,效率的相对误差在2%以内,满足计算精度。