Grouping bi-chi-squared method for pulsar navigation experiment using observations of Rossi X-ray timing explorer

X-ray pulsar-based navigation is a revolutionary technology which is capable of providing the required navigation information in the solar system. Performing as an important pulsar-based navigation technique, the Significance Enhancement of Pulse-profile with Orbit-dynamics (SEPO) can estimate orbital elements by using the distortion of pulse profile. Based on the SEPO technique, we propose a grouping bi-chi-squared technique and adopt the observations of Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) to carry out experimental verification. The pulsar timing is refined to determine spin parameters of the Crab pulsar (PSR B0531+21) during the observation periods, and a short-term dynamic model for RXTE satellite is established by considering the effects of diverse perturbations. Experimental results suggest that the position and velocity errors are 16.3 km (3σ) and 13.3 m/s (3σ) with two adjacent observations split by one day (exposure time of 1.5 ks), outperforming those of the POLAR experiment whose results are 19.2 km (3σ) and 432 m/s (3σ). The approach provided is particularly applicable to the estimation of orbital elements via using high-flux observations.     

Pulsar radio emission

25 years after their discovery, pulsars still pose fundamental problems, in particular when the whole range of their periodsP is considered: 1.56 ms P0.09 s. This communication reviews my understanding of the pulsar magnetosphere, windzone, and (coherent) radio emission. New are details of the preferred magnetic structure, wind generation, and amplification of the emitted (pseudo) curvature radiation, the inferred brightness of which exceeds that of all other terrestrial and astrophysical sources by many orders of magnitude.     

分布式相参雷达辐射场分析

分布式相参雷达因一改传统大口径雷达机动性差、造价昂贵等缺陷,故受到了雷达界广泛关注,同时,它也是下一代雷达发展的方向.分析了分布式雷达相参发射的基本原理,得到了相参合成的条件,采用电磁软件仿真了分布式相参雷达辐射场的特性.通过仿真发现:短基线相参雷达的相参合成区域呈现条纹状,在主波束范围内场强同样呈现条纹状;长基线相参...     

Dissipation of magnetic fields in active galactic nuclei

A model for the emission processes causing rapid variability (less than one day) in active galactic nuclei is developed. Relativistic electron beams escape from reconnection sheets in coronae of accretion disks and excite plasma turbulence with a typical frequency , which depends on the electron number densityn (see also the contribution by R. van Oss). The finite lengths of different beams emerging from different reconnection sheets allows that the waves arecoherently scattered to frequencies ²_pe. For Lorentz factors 10³ and densities typical for disk coronaen10⁶ cm ^–3 (derived from iron line observations) one easily reaches the optical, frequency range. The time scale of the variability is then caused by the relaxation of the electron beams. Likewise, this model explains the very rapid variability in the X-ray (less than 10 minutes) by changing the parameters slightly. According to this scenario the higher the variable frequency is, the closer to the central black hole it should originate.     

配置点谱方法求解非均匀介质内辐射传热问题

发动机内的燃气等高温介质随着组分和浓度的变化,会引起折射率在空间上的非均匀分布,从而导致辐射能束沿着曲线传播,其相应的辐射传热过程也更为复杂。为了避免射线追踪方法的复杂计算、提高计算效率,本文提出了配置点谱方法求解二维非均匀介质内辐射传热问题。在求解过程中,角向采用离散坐标法处理,空间采用配置点谱方法处理。通过将三种非均匀介质内辐射传热问题的配置点谱方法结果与文献结果进行对比分析,发现配置点谱方法可以在较少的节点数下,获得准确、有效地计算结果。并且,采用配置点谱方法求解三种算例的计算时间均消耗较少,均在20分钟以内。这将为进一步开展发动机复杂结构内高温燃气辐射快速仿真提供基础。     

考虑辐射效应的多孔材料传热有限元算法

应用有限元法求解一维半透明多孔介质辐射对流传热问题。通过对辐射传递方程与边界条件中积分项的离散 ,推导出有限元求解列式。对于多孔介质传热控制方程和气体传热控制方程的求解 ,采用时间积分技术对两相温度统一进行求解。而对于边界方程处理 ,则通过传热方程与边界方程的循环求解 ,求出任意时刻温度场的瞬态解。给出数值算例 ,得出了放置在通风口、同时受到伴随辐射作用的半透明多孔介质传热的瞬态解 ,讨论了部分参数对瞬态温度场以及换热效果的影响      

基于EMD-CS的脉冲星周期超快速估计

面向X射线脉冲星周期估计的压缩感知（CS）中测量矩阵尺寸大,进而导致计算量大。针对这一问题,提出了一种基于经验模态分解-压缩感知（EMD-CS）的脉冲星周期超快速估计方法。将不同畸变度的脉冲轮廓进行EMD分解,得到一系列固有模态函数（IMF）。由于IMF包含了不同时间尺度的局部特征信号,脉冲轮廓畸变度这一微弱局部特征可体现在某些IMF中。采用迭代剔除法剔除冗余的IMF,剩下的IMF构成了测量矩阵。由于IMF的数量较少,采样率大幅减少。利用EMD-CS可实现X射线脉冲星周期超快速估计。通过计算复杂度分析结果可知,采样率与计算量呈正比关系。仿真结果中表明,EMD-CS的采样率为0.25%,仅为FFT-CS的1/29,因而计算量更小。     

Radiative properties of alumina/aluminum particles and influence on radiative heat transfer in solid rocket motor

The thermal radiation of micron-sized condensed phase particles plays a dominant role during the heat transfer process in aluminized Solid Rocket Motors（SRMs）. Open research mainly focuses on the radiative properties of alumina particles while the study considering the presence of aluminum is lacking. In addition, the thermal radiation inside the SRM with consideration of the participating particles is seldom studied. In this work, the multiscale method of predicting the thermal environment insi...     

Radiative and hybrid cooling of infrared space telescopes

The designs of cold space telescopes, cryogenic and radiatively cooled, are similar in most elements and both benefit from orbits distant from the Earth. In particular such orbits allow the anti-sunward side of radiatively-cooled spacecraft to be used to provide large cooling radiators for the individual radiation shields. Designs incorporating these features have predictedT _tel near 20 K. The attainability of such temperatures is supported by limited practical experience (IRAS, COBE). Supplementary cooling systems (cryogens, mechanical coolers) can be advantageously combined with radiative cooling in hybrid designs to provide robustness against deterioration and yet lower temperatures for detectors, instruments, and even the whole telescope. The possibility of such major additional gains is illustrated by the Very Cold Telescope option under study forEdison, which should offerT _tel5 K for a little extra mechanical cooling capacity.     

Crab脉冲星标准脉冲轮廓更新对计时精度的改进

对于脉冲星试验01星的两年实测数据，针对蟹状星云脉冲星星历经历了多次更新的特点，提出了更新标准脉冲轮廓进行X射线计时的改进方法。以一系列观测时长为实测数据分组，再采用改进后的方法进行计时分析并与改进前的结果进行对比。通过对比改进前后的计时结果，发现改进方法得到的计时残差的均方根(root mean square, RMS)平均降低了14.2%，定位精度平均提高了14.4%，估计原子钟相对频率偏差的精度平均提高了26.2%，体现了改进方法处理经历多次星历更新的Crab脉冲星观测数据的合理性和优越性。此外，改进方法对脉冲星试验01星两年观测数据的稳定度σz没有量级上的改进，说明改进方法对Crab脉冲星时间稳定度的影响不大。     

X射线脉冲星计时导航应用模式与空间试验进展

结合国家导航体系发展与工程应用迫切需求，主要讨论了X射线脉冲星计时导航的应用模式，并介绍了国内外空间试验进展。总结了脉冲星计时地基射电与空间X射线观测的特点和发展现状，阐释了脉冲星时研究与发展的重要意义；总结并归纳了X射线脉冲星导航的应用特点和现有水平，讨论了X射线脉冲星导航的技术优势和典型应用场景；总结了国内外X射线脉冲星计时导航的空间试验进展。根据国内外的空间试验结果，脉冲星时稳定度可达10-14量级，脉冲星导航精度可达到km量级，初步具备在轨应用价值。因此，加快推进国内脉冲星计时导航技术的在轨演示验证与工程应用具有重要意义。     

气凝胶中遮光剂的辐射特性计算及优化设计

以TiO2 微米颗粒为例,计算了不同形状遮光剂颗粒的光学特性,表征形状、尺寸对颗粒光学特性
的影响,并考虑实际遮光剂颗粒的粒径分布,计算了不同形状颗粒的平均光学特性。为满足工程需要,针对球
形遮光剂,给出了粒径服从对数正态分布律时使材料高温下辐射热导率最小的遮光剂参数优化设计,由此可使
1 300 K 下遮光气凝胶的辐射热导率降低至纯气凝胶的1/10 左右。     

纳米隔热材料热辐射特性的理论计算

高温下纳米隔热材料内热辐射的影响将显著增强,其热辐射特性对热辐射传热有很大影响。为了认识高温纳米隔热材料的热辐射特性,采用Mie理论建立了掺杂纤维增韧剂和遮光剂的纳米隔热材料热辐射特性理论计算方法,编写了纳米隔热材料热辐射特性计算程序,对某纳米隔热材料的热辐射特性进行了理论研究,得到了光谱衰减系数、光谱散射反照率以及全光谱平均辐射特性参数及散射相函数。理论模拟结果表明:在3～9.5μm波长范围内,纳米隔热材料对热辐射具有强烈的衰减作用,对3～7μm的热辐射呈现强烈的散射特征,对7～9.5μm的热辐射,随波长增大散射特征逐渐减弱,对9.5μm的热辐射呈现较强的吸收特征。在300～1 300 K,该纳米隔热材料全光谱平均衰减系数>5×104 m-1,平均散射反照率>0.96,具有较强的前向散射特征,这些特征来源于遮光剂粒子,增韧剂影响很小。     

孔隙分布对陶瓷材料热辐射特性的影响

通过引入吸收性介质内粒子散射Mie理论,结合多弥散粒子系独立散射理论,针对孔隙具有修正Gamma分布规律的多孔陶瓷提出一种计算热辐射特性的方法,以氧化锆陶瓷为例分析了孔隙分布对热辐射特性的影响.结果表明孔隙分布规律和平均孔径对热辐射特性有显著影响.孔径趋于单弥散分布,将使衰减系数、散射反照率、非对称因子等参数减小,而孔...     

MSK信号解调算法研究及其性能仿真比较

最小频移键控(MSK)信号具有相位连续、包络恒定并且带宽占用小的优点,被广泛应用于现代无线通信领域。对MSK解调算法进行了分析总结,将MSK解调算法分为逐符号检测算法和多符号检测算法。根据这两大类检测算法的核心思想,对算法的误码率性能、运算复杂度及应用环境进行了详细分析,总结归纳了各检测算法的优点及存在的问题。实际工程中考虑到接收机的可靠性和成本因素,可以在误码率性能和复杂度之间选取一个折衷,采用合适的解调算法。     

大气辐射传输对红外探潜的影响分析

针对红外探潜的特点,在建立了红外探潜系统作用距离方程的基础上,利用大气辐射传输软件仿真分析了水蒸汽、二氧化碳、海洋气溶胶等因素对红外探潜的影响。结果表明,这些因素对红外探潜效能具有较大影响。     

燃烧过程辐射换热离散坐标模型的应用

对离散坐标(DO)辐射传热模型分别在长方体空间和旋流燃烧室内进行了验证与应用。长方体空间的计算结果表明:DO模型的纯辐射传热预报结果比六热流(SHF)模型准确,与计算精确的区域法的计算结果吻合较好,而SHF模型的预报结果却有较大的误差。对于旋流燃烧室内温度场的模拟预报也表明,DO模型的计算结果和实验值相吻合,明显高于用SHF模型计算所得的温度值。另外,DO模型在计算时间和边界处理等方面比区域法优越;在收敛速度和计算准确度等方面也比工程常用的六通量模型优越。      

光子TOA与自转频率误差对Crab脉冲星脉冲TOA估计的影响

为量化分析Crab脉冲星X射线波段光子到达时间（TOA）测量误差和自转频率误差对脉冲TOA估计的影响，仿真生成了13 200组带有不同光子TOA测量误差的光子TOA数据。采用含有不同大小自转频率误差的Crab脉冲星星历，通过历元折叠建立积分脉冲轮廓，与标准脉冲轮廓作互相关运算获得各组仿真观测的脉冲TOA测量误差，进一步计算出各误差参数组的仿真观测脉冲TOA测量误差均方根（RMS）。仿真结果表明，为使Crab脉冲星脉冲TOA短期测量精度达到30 ~300 μs量级的要求，有效面积为6 000 cm2和30 cm2的探测器脉冲星自转频率误差均应小于3×10-6 Hz，30 cm2的探测器光子TOA的偶然误差同时应控制在500 μs以内。     

高超声速小钝锥尾流化学非平衡辐射研究

本文主要目的是研究化学非平衡对高超声速小钝锥尾流辐射的影响。计算结果表明：激发发射辐射比化学发光辐射重要，红外辐射比可光辐射重要。结果还表明：由化学非平衡瞬时辐射模型计算求得的ＮＯ５．３μ的辐射能比由局部平衡辐射模型求得的辐射能大３０￣７０％。由此可知，小钝锥尾流的化学非平衡辐射模型对辐射的影响是不能忽略的。     

近壁湍流相干结构演化机理的研究

从流动稳定性理论中的共振三波出发,提出了近壁湍流相干结构的理论模型,采用紧致有限差分和Ｆｏｕｒｉｅｒ谱展开相结合的方法对近壁湍流相干地数值模拟。结果表明,在小初始幅值下,单个相干结构不容易被激发,仅在相当大的初始幅值下,它可能被激发增长起来。该结论与文献「１」的结果吻合,另外,非对称单个相干结构对比对称单个相干结构更容易增长。