武汉上空中层顶大气重力波活动的钠层荧光激光雷达观测研究

从中国科学院武汉物理与数学研究所钠荧光激光雷达自1999年至今的观测数据中选取了分布于全年26天的数据进行重力波活动的分析研究.统计结果表明,武汉中层顶区的重力波活动非常频繁:26天总观测时间累计约为185.5 h,总共观测到124个重力波活动,平均发生频度为每小时0.7个波,且波的出现频度与地方时有一定关系.这些波的垂直波长主要分布在3-7km,垂直相速主要位于0.1-0.5 m/s.与国外报道的结果相比较,波长数值与分布较为一致,但相速明显较低.武汉中层顶区重力波活动的另一特点是多波过程很频繁,多、单波过程的出现比例约为3:2.利用钠层相对密度扰动时空图方法,给出了武汉中层顶区重力波传播和破碎现象的典型结果.还利用单色波模型对部分钠层数据进行了单色波相关参数的提取.      

TE波入射渐变微波散射体散射场的计算

利用阵列分析技术和矩量法相结合的方法求解二维周期渐变形状角锥散射体的散射,导出TE波入射时散射场的表达式。计算了金属渐变角锥电磁散射的例子,给出二面角散射体的双站RCS和后向散射随频率变化的规律,以及给出完整散射体对TE波的散射截面。计算结果与商用软件计算所得的结果相吻合,表明该方法在工程运用上是可行的。     

急流与低层大气重力波能量的相关性研究

通过分析武汉(30.5oN, 114oE)上空2000至2004年的Radiosonde常规观测数据, 对当地对流层(1~10 km)与低平流层(18~25km)的某些惯性重力波特征进行了研究, 发现重力波能量与急流强度变化之间存在显著的相关. 同时分析了海口(20oN, 114oE)(2000至2004年)、北京(40oN, 116oE)(2001年12月至2003年2 月)的Radiosonde观测数据并进行了比较, 发现较高纬度地区的相关性明显大于低纬度地区. 通过对武汉地区2006年1月5天Radiosonde加密观测数据的分析, 讨论了重力波动能与势能的高度变化, 进一步发现纬向风的垂直剪切与急流中心的分布分别与重力波势能和动能的强弱分布相对应.      

Vertical wavenumber spectra of atmospheric ozone measured from ozonesonde observations

Vertical profiles of ozone have been measured at balloon altitudes. Our purpose is to examine the character of vertical wavenumber spectra of ozone fluctuations, to assess the possible roles of gravity wave field in ozone fluctuations, and to determine dominant vertical wavelengths of ozone spectra. Vertical wavenumber spectra of 12 ozone fluctuations obtained during June–August 2003 are presented. Results indicate that mean spectral slopes in the wavenumber range from 4.69 × 10⁻⁴ to 2.50 × 10⁻³ cyc/m are about −2.91 in the troposphere and −2.87 in the lower stratosphere, which is close to the slope of −3 predicted by current gravity wave saturation models. The consistency of the observed spectral slopes with the value of −3 predicted by current gravity wave saturation models suggests that the observed ozone fluctuations are due primarily to atmospheric gravity waves. At m = 1/(1000 m) the mean spectral amplitude is over 30 times larger in the lower stratosphere than in the troposphere. Mean vertical wavenumber spectra in area-preserving form reveal dominant vertical wavelengths of ∼2.6 km in the troposphere and ∼2.7 km in the lower stratosphere, which is consistent with the values varying between 1.5 and 3.0 km estimated from the velocity field and temperature field at these heights.     

精确动力学模型中的行星引力辅助轨道设计

轨道设计分为初步设计和精确模型迭代两步,初步设计基于等效脉冲模型,用圆锥曲线拼接法确定时间窗口和引力辅助产生的速度脉冲。精确模型中引力辅助看作是一个连续的过程,将简化模型得到的引力辅助双曲线轨道化为行星心目标B平面参数,以地心逃逸速度作为设计变量,通过微分修正的方法进行求解。通过算例对比分析了简化模型和精确模型设计结果之间的关系,结果表明,引力辅助脉冲等效模型精度较好。     

单线扭摆测定惯性矩的问题

叙述了单线扭摆的结构原理，同时说明了用此摆测量惯性矩的方法及误差处理问题。     

用地球磁场和重力场成功挽救风云一号（B）卫星的控制技术

风云一号气象卫星是我国最早成功发射的太阳同步三轴稳定对地遥感卫星，由于早期的技术和器件原因，星上计算机因空间辐照而失控，造成星上贮气耗尽、卫星高速翻滚。本文详细介绍了了在卫星面临失败的情况下，作者利用地球磁场和重力场与卫星的相互作用，采用星上的磁力矩器和可用的一切手段而设计的一整套抢救这颗卫星的技术方法，并简述了经过75天的艰苦努力，使这颗濒临失败的卫星重新建立三轴稳定的对地定向姿态的历程。     

重力波波包在三维非等温大气和水平风场中非线性传播的数值研究

采用全隐欧拉格式（FICE）对重力波波包在三维非等温大气、均匀和剪切风场中的非线性传播进行了数值模拟，给出了重力波波包三维非线性传播的全过程，分析了重力波的传播特性及背景温度场、风场对重力波传播的影响。结果表明：波包扰动速度振幅的增长比在WKB条件下振幅的增长要慢；波包非线性传播的路径、能量传输速度不同于WKB近似下的结果，非线性效应导致了重力波的传播特性的改变；温度场的非均匀性会改变重力波传播的路径和速度；剪切风场使扰动速度振幅的增加变得缓慢，使垂直波长减小。     

DORIS-based point mascons for the long term stability of precise orbit solutions

In recent years non-tidal Time Varying Gravity (TVG) has emerged as the most important contributor in the error budget of Precision Orbit Determination (POD) solutions for altimeter satellites’ orbits. The Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) mission has provided POD analysts with static and time-varying gravity models that are very accurate over the 2002–2012 time interval, but whose linear rates cannot be safely extrapolated before and after the GRACE lifespan. One such model based on a combination of data from GRACE and Lageos from 2002–2010, is used in the dynamic POD solutions developed for the Geophysical Data Records (GDRs) of the Jason series of altimeter missions and the equivalent products from lower altitude missions such as Envisat, Cryosat-2, and HY-2A. In order to accommodate long-term time-variable gravity variations not included in the background geopotential model, we assess the feasibility of using DORIS data to observe local mass variations using point mascons. In particular, we show that the point-mascon approach can stabilize the geographically correlated orbit errors which are of fundamental interest for the analysis of regional Mean Sea Level trends based on altimeter data, and can therefore provide an interim solution in the event of GRACE data loss. The time series of point-mass solutions for Greenland and Antarctica show good agreement with independent series derived from GRACE data, indicating a mass loss at rate of 210 Gt/year and 110 Gt/year respectively.     

基于灰度预测的无刷直流电机控制

针对传统PID控制器抗干扰能力差，参数调节繁琐等问题，提出了灰度预测控制器。对灰度预测算法进行了详细的理论分析和数学建模，利用最速梯度法对控制器参数进行调整，设计了参数自适应调整的控制器；对飞轮使用的无刷直流电机进行了较为准确的模型建立，并在此基础上设计了基于灰度预测控制器的电机控制仿真模型。通过仿真分析了两种控制器在正常加速和受到干扰两种情况下的不同表现，验证了灰度预测控制器在调节效果和稳定性等方面的优越性。