月表磁异常影响的太阳风电子反射运动

模拟太阳风电子向月表运动的轨迹, 研究由于月表磁异常的存在造成的电子反射运动. 首先设定行星际磁场Bsw 指向月球并与月表垂直, 将月表的磁异常区看成是一个磁偶极子, 偶极矩大小为Mcb; 然后分别考察该偶极矩与行星际磁场方向平行, 反平行以及±90° 的情形, 通过计算发现, 被反射的电子数目会随着磁偶极矩和行星际磁场的方向改变而改变. 在偶极矩与行星际磁场平行的情况下, 反射率最大; 随着夹角的增大, 反射率减小. 这些结果为利用电子反射法高精度遥测月表磁场提供了很重要的信息.      

一种航天器安装精测数据修正与处理方法CSCD

针对航天测绘等高性能遥感对精测数据的高要求,提出一种高精度精测数据修正与处理方法。分析发现单精度浮点数可给精测数据引入很大误差,为此一方面采用更高精度的双精度型浮点数减少存储截断误差,另方面设计了精测数据误差修正算法对原始数据误差进行修正;采用多叉树数据结构对精测数据与精测关系同时进行记录,并基于该数据结构提出了可进行多阶段精测数据复合分析、多设备间相对安装指向分析和设备安装精度分析等操作的统一处理方法;该方法已用于资源三号卫星等型号,实现了遥感卫星精测数据的高精度处理与一站式操作,规范了数据处理方法与流程。     

一种航天器安装精测数据修正与处理方法

针对航天测绘等高性能遥感对精测数据的高要求,提出一种高精度精测数据修正与处理方法。分析发现单精度浮点数可给精测数据引入很大误差,为此一方面采用更高精度的双精度型浮点数减少存储截断误差,另方面设计了精测数据误差修正算法对原始数据误差进行修正;采用多叉树数据结构对精测数据与精测关系同时进行记录,并基于该数据结构提出了可进行多阶段精测数据复合分析、多设备间相对安装指向分析和设备安装精度分析等操作的统一处理方法;该方法已用于资源三号卫星等型号,实现了遥感卫星精测数据的高精度处理与一站式操作,规范了数据处理方法与流程。     

目标分速度的遥、外测数据融合估计算法

建立了发射坐标系和惯性坐标系之间的转换关系，讨论了利用遥测数据计算引力加速度的具体方法，并给出了计算公式；最后建立了利用遥、外数据融合估计目标外测分速度的算法。文中给出的仿真结果说明，利用遥测数据融合计算目标分速度可极大提高计算精度，并为合理利用遥测数据解决外测数据处理中遇到的有关问题提供方法基础。     

航天器初始飞行段雷测系统误差估计方法与算法

在航天器初始飞行段的跟踪数据中,假设光测数据含有常值系统误差,连续波雷达系统的距离和／差数据含有二次项系统误差和折射残差,距离和／差变化率数据含有线性系统误差和折射残差。利用样条函数表示轨道,建立了系统误差和航天器轨道的非线性模型,给出了系统误差和轨道的高精度估计方法和算法。     

用斜探测电离图(P-f)作频率预报

本文分析了斜探测电离图(P-f)。在对测得的电离图判读的基础上给出了最高观测频率MOF的日变化曲线,它可看作为电离层准实时频率预报曲线。图中同时提供了几个重要的电离层预报参数,如MOF、LOF、MUF及E_s的影响等。文章最后把斜测电离图与同时测得的返回散射电离图(在同一张电离图上)结合起来,给出了最佳工作频率窗口,其结果可以作为(在固定线路上)修正长期预报的依据,因为长期预报是用垂测数据经换算得到的。      

C lens光纤准直器点精度优化分析

利用矩阵光学理论中的传输矩阵法，给出了C lens结构参数与点精度之间的函数关系式.基于该公式，论文讨论了C lens透镜的光纤出射点到倾斜面的距离d、C lens透镜折射率nl、光端面和C lens端面倾角θ、球面曲率半径R以及长度L等结构参数变化时对点精度的影响，计算结果表明：在d固定的情况下，R和L的调整范围都较小，当d=0.2 mm时，R、L改变引起点精度的改变量分别为0.019°、0.03°，造成的原因是焦距f与nl、R、L有关，且互相制约，限定了R和L的调整范围，使得点精度改变也较小；当f分别取0 mm、0.1 mm和0.2 mm时，点精度分别为-0.493°、-0.257°、-0.03°，其原因是要有效地降低点精度，需要R、L、d中的任意两个参数改变；利用论文得到的计算公式可以分析不同类型的光纤准直器的点精度，并得出其点精度合适的优化途径.     

基于FDTD方法研究重力作用下瑞利波传播特性

瑞利波(R波)在地质勘探和无损检测等许多领域都得到了广泛的关注和应用,重力作用对其的影响不可避免.基于前人提出的重力作用下的R波波速函数,进一步分析了不同弹性参数下重力对于该波速的影响,给出了近似波速函数的适用范围;采用时域有限差分(FDTD)方法、交错网格离散格式及扩展边界条件,模拟了微分高斯脉冲(DGP)激励下,准半空间体各向同性线弹性介质中的波传播问题,得到了更接近理论结果的波速值,同时进一步分析了重力对时域和频域响应等方面的影响.通过分析得到,为了更为准确地预测实验结果,有必要在模拟中加入重力作用.      

单板机在激光散斑法测量表面粗糙度中的应用

本文根据激光散斑原理并利用传递函数的概念,给出了散斑场归一化参数对比度与物面轮廓算术平均偏差 R_a 的近似关系式,并对 R_a≤0.072μm 的不同加工方法所获表面进行了联机研究,给出了粗糙度评定方法及测试软件.单板机用于激光散斑法测量表面粗糙度的实时计算与评定可大大提高测量精度和速度,同时可降低对系统的调试及被测试件的要求.本系统可自动计算、显示并打印被测试件的平均算术偏差 R_a 数值.     

结构动力学中具有重特征值的灵敏度分析

为了计算重特征值情形的特征向量导数,推广Nelson's方法被广泛采用,其中有些已被认为在某些情形下是错误的.本文利用数学定理和新的灵敏度定义给出特征值和特征向量导数的精确解.该方法数学上严格,无论是否存在重特征值均适用.为了实际应用,还讨论了用低阶特征值确定近似解的可能性,算例验证了本文方法.     

星间洛仑兹力编队飞行的平衡点及零速度曲面

提出了一种新的利用星间洛仑兹力控制卫星相对运动的方法:使主星产生自旋磁场,副星带电,通过控制副星所受的星间洛仑兹力进行编队。假设主星产生的人造磁场表现为偶极子并且运动在一条开普勒圆形轨道上,副星恒定带电并在主星附近运动,同时假设星间洛仑兹力只影响副星的运动而不影响主星的运动。推导了副星在主星HCW(当地垂直当地地平坐标系)坐标系下的相对运动动力学方程。针对偶极子与HCW坐标轴X轴重合的情况下,推导了动力系统下的平衡点(并采用稳定性分析方法分析其线性化意义下的稳定性)、积分常数和零速度曲面,证明了有界相对运动的存在。最后用数值仿真验证了上述结论。     

在地磁场中测定卫星磁矩方法的研究

本文给出了在地磁场中测量卫星磁矩的环境磁场作图法。通过采用原位和斜置(或倒置)的重复测量、对测量探头和参考探头的输出作差值处理、使探头沿地磁场东西取向和试验体转置90°以保持它与探头的相对高斯态不变等方法,较好地解决了在地磁场中磁测碰到的两个主要技术难题:分离永磁矩和感磁矩,有效地抑制地磁场的噪声。并由试验表明,对于磁矩在500mA-m2以上的卫星,由该法给出的测量相对误差不大于10%。      

Mini-magnetosphere: Laboratory experiment,physical model and Hall MHD simulation

Magnetosphere with a size comparable to the ion kinetic scales is investigated by means of laboratory experiment, analytical analysis and Hall MHD simulation. In experiment a specific magnetic field was observed which is non-coplanar to dipole field, does not change sign at dipole moment inversion and could be generated only via the quadratic Hall term. Magnetopause position and plasma stand off distance were found to be profoundly different between the experimental regimes with small and large ion inertia length. In the previous studies of a mini-magnetosphere by kinetic codes such novel features were observed as absence of the bow shock and plasma stopping at the Stoermer particle limit instead of the pressure balance distance. Proposed analytical model explains these features by Hall currents which tend to cancel magnetic field convection by ions. Performed numerical simulation shows a good agreement with experiment and analytical model. It gives detailed spatial structure of the Hall field and reveals that while ions penetrate deep inside mini-magnetosphere electrons overflow around it along magnetopause boundary.     

膨胀磁场和太阳风粒子相互作用三维数值模拟

采用三维模型,使用混合网格质点法HPIC(Hybrid Particle-in-Cell)对膨胀的磁场和太阳风相互作用过程进行数值模拟.研究了线圈产生的偶极子磁场在注入等离子体后和太阳风粒子的相互作用过程,并对以不同速度入射的等离子体引起的太阳风粒子的变化和磁场变化进行了比较.研究结果表明,偶极子磁场和太阳风作用时会产生弓形激波,此时磁压等于太阳风粒子的动压,当向线圈产生的偶极子磁场中注入高能等离子体时引起磁场膨胀,膨胀的磁场将会排斥太阳风粒子向外运动,从而引起弓形激波的变化,增大与太阳风相互作用的面积,并且粒子入射速度越大,磁场膨胀越明显,与太阳风相互作用愈强.      

Geomagnetic cutoffs: a review for space dosimetry applications.

The earth's magnetic field acts as a shield against charged particle radiation from interplanetary space, technically described as the geomagnetic cutoff. The cutoff rigidity problem (except for the dipole special case) has "no solution in closed form". The dipole case yields the Stormer equation which has been repeatedly applied to the earth in hopes of providing useful approximations of cutoff rigidities. Unfortunately the earth's magnetic field has significant deviations from dipole geometry, and the Stormer cutoffs are not adequate for most applications. By application of massive digital computer power it is possible to determine realistic geomagnetic cutoffs derived from high order simulation of the geomagnetic field. Using this technique, "world-grids" of directional cutoffs for the earth's surface and for a limited number of satellite altitudes have been derived. However, this approach is so expensive and time consuming it is impractical for most spacecraft orbits, and approximations must be used. The world grids of cutoff rigidities are extensively used as lookup tables, normalization points and interpolation aids to estimate the effective geomagnetic cutoff rigidity of a specific location in space. We review the various options for estimating the cutoff rigidity for earth-orbiting satellites.     

嵌套闭磁场结构内CME产生和传播的数值模拟

给出了特殊类型的日冕物质抛射(CME)数值模拟定性结果,这种CME核心闭磁场结构前半部分磁力线的方向与太阳整体偶极场磁力线的方向相反．计算结果表明,这种CME核心闭磁场结构磁力线与太阳整体偶极场反向磁力线之间存在过渡磁场结构,在向外传播时过渡磁场结构所占的面积逐渐增大．这一结果可以用来解释飞船为什么能够观测到一类双极磁云,这类磁云前半部分磁场方向与太阳整体偶极场方向相反．为了模拟这一数值结果,强调需要采用包含嵌套闭磁场的冕流背景结构,并在合适的位置触发CME．     

嵌套闭磁场日冕背景结构对触发CME特征的影响

在子午面内,研究具有嵌套闭磁场结构冕流背景对触发日冕物质抛射(CME)特征的影响.在冕流背景磁场结构内有三个小尺度的闭磁场结构,其中中间小尺度闭磁场结构的磁场方向和冕流整体偶极磁场方向相反.CME触发模型在这个小尺度闭磁场结构下方浮出,它具有同心圆形磁场结构,半径为a=0.1Rs(Rs为太阳半径);CME触发模型前半部分磁场方向和触发位置处小尺度闭磁场结构的磁场方向相反,与冕流整体偶极磁场方向相同.数值模拟结果表明,当CME触发模型中心等离子压力与边界压力之比m≥2时,上浮CME触发模型可以触发CME;当m＜2时,上浮CME触发模型不能触发CME,计算结论的误差小于1%.      

火星磁场产生的原因及其分布

构建了一个可以得到火星赤道面上磁场分布的模型. 模型根据卫星观测数据, 提出了火星电离层、磁层顶和磁尾电流片上都各自通有电流的假设. 由电流的连续性条件可知, 这三种背景条件下的电流之间满足一定关系, 即火星磁层顶上的总电流是电离层上的总电流与磁尾电流片上的总电流之和. 这些电流产生的磁场与太阳风磁场共同构成了火星赤道面上磁场分布. 通过计算发现, 采用这种磁场模型得到的结果与目前卫星所观测的结果以及与采用其他方法得到的结果符合得较好.