基于空间矢量天线的太阳低频射电爆发探测研究

目前已有空间探测器对太阳的甚低频射电爆发进行的探测主要是频谱观测,针对太阳低频射电爆发的成像观测仍然是空白,利用空间矢量天线可以对太阳低频射电爆发(包括Ⅱ型和Ⅲ型暴)进行空间定位和一定的成像观测.研究针对空间(甚)低频射电探测器对太阳射电爆发的探测,提出了利用三极子矢量天线对太阳爆发进行定位的算法;基于部分空间甚低频设...     

结合等值面绘制与体绘制的电磁环境可视化方法

为提高现有的电磁环境三维可视化效果,提出一种将等值面绘制融合到光线投射体绘制中的网格投影算法。将等值面网格化,利用空间网格表现等值面并融合进体绘制生成的电磁环境图像中。将平面均匀网格平行投影到电磁环境体数据中具有同一数据值的数据采样点上,由此生成网格化的等值面。投影到体数据中的网格沿投射光线的反方向确定其对应于光线投射生成图像上的像素点,并将网格颜色值融合到此像素点中,实现融合绘制电磁环境。在统一计算设备架构(CUDA)下并行实现本文算法后,不仅电磁环境的绘制效果比融合前有提升,而且更新绘制速度能够达到实时,支持用户实时交互控制。     

数据同化在空间天气学中的应用

由太阳活动引起的耀斑和日冕物质抛射等短时间尺度变化的空间天气事件会影响并危害地球磁层、电离层、中高层大气、卫星运行安全以及人类健康,因此对这些空间天气事件的预测显得尤为重要。数据同化在稀疏观测和异步采集的情况下能够增加模型的预测能力,对模型变量进行自洽分析。在数值预报中引入数据同化方法,能够提高预测可信度。本文从数据同化方法的角度出发,主要分析了数据同化目前在大气、电离层、磁层、太阳及其他行星科学研究中的应用,并初步讨论了数据同化未来在空间天气方面的应用。     

在大面积柔性基底上制备空间应用薄膜研究

简明讨论了在大面积柔性高聚合物基底材料上制备空间应用薄膜的特点与要求,并对研制的大面积自动连续镀膜设备的结构与性能作了简介;比较深入地探讨了大面积柔性基底材料连续镀膜中对磁控靶和等离子体辉光放电场的要求与作用;介绍了柔性导电型第二表面镜的研制技术、性能与评价方法及结果。     

基于奇异谱分析的空间环境数据插补方法

空间环境数据具有典型的非线性、非平稳特征,并经常包含有缺失数据,给预报模型的建立、预测以及物理过程的分析带来了一定的困难。为了实现对缺失数据的插补,基于奇异谱分析(SSA)迭代插补的思想,设计了一种能够适用于不同缺失数据分布的插补方案。该方案提取出原始时间序列中缺失数据分布数组,利用缺失数据分布数组生成交叉验证所用的测试数据集,并利用离散粒子群优化算法寻找SSA的2个关键性参数,即嵌入窗口长度和主成分个数。通过不同太阳活动年份实际观测的太阳风参数、地磁指数等实例验证了算法的有效性。      

第五届空间环境及其应用专题研讨会

由中国科学院空间环境研究预报中心（以下简称预报中心）主办的“第五届空间环境及其应用专题研讨会”于2008年11月15—16日在厦门胜利召开。来自全国20多家研究单位和10多家用户单位的130余位空间环境专家学者参加了本次会议。会议特邀报告6篇，大会报告15篇，专题报告30篇，展示论文38篇。     

HXMT的空间环境本底计算

硬X射线调制望远镜(HXMT)是一颗宽波段X射线(1～250 keV)天文卫星,其核心载荷高能X射线望远镜(HE)工作于硬X射线能区(20～250 keV),致力于实现硬X射线的高灵敏度巡天观测,描绘硬X射线天图,并对特殊天体作高灵敏度定点观测.为了获得高灵敏度,必须有效地抑制本底.本底主要是由轨道环境中的粒子(γ射线、质子、电子、中子)与探测器相互作用产生的.本文结合大量的描述近地空间本底的文献和最新的实测数据,整理出一套自洽的近地空间本底粒子的数据和公式,便于应用.并通过Geant 4软件模拟计算给出了HXMT的本底及本底随时间和轨道的变化.     

基于BBR拥塞控制算法的空间环境数据传输系统

空间环境监测网需要通过广域网将海量空间环境数据从地面监测台站传输到数据中心.本文研究了TCP拥塞控制机制,采用BBR拥塞控制算法解决数据传输存在的问题.针对空间环境数据传输需求,设计了空间环境数据传输的工作流模型,建立了空间环境数据传输系统.实验证明该系统适于进行广域网链路上的空间环境数据传输.     

人工智能在矢量推力现场动态校准中的应用研究

基于航天工程中对于发动机试车台矢量推力现场动态校准需求,以摆锤式动态力加载装置为力源,研制了发动机试车台矢量推力现场动态校准装置。在发动机试车台试验校准点有限的情况下,将人工智能技术应用在校准工作中,对矢量推力的动态响应特性进行校准与补偿。验证结果表明,该方案动态性能优异,响应迅速,满足试车台矢量推力校准的需求,为后续进一步准确测试矢量推力提供了依据。     

一种适用于高轨空间的GNSS矢量跟踪方案设计

高轨空间中全球卫星导航系统（GNSS）信号可用性严重变差,对GNSS接收机的跟踪性能提出更高要求。利用GNSS信号传播链路模型分析了高轨空间GNSS信号特点,对比了标量跟踪和矢量跟踪这2类典型跟踪环路在高轨空间的适用性,进而设计了一种适用于高轨空间的GNSS矢量跟踪方案。该方案通过估计载噪比确定量测噪声方差阵,以对各通道量测信息进行加权处理来获得高精度的导航参数;并根据高轨航天器的动态性能确定过程噪声方差阵,利用轨道动力学模型对导航参数进行一步预测,从而实现了对各通道信号跟踪参数的准确预测及联合跟踪。仿真验证表明:所设计的跟踪方案可实现高轨空间中强信号对弱信号的辅助跟踪,从而提高了高轨空间中弱信号的跟踪性能及可用性,并对中断信号具有一定的桥接能力。      

Space Environment Prediction for SZ-4 and SZ-5

The Space Environment Prediction Center (SEPC) of the Center for Space Science and Applied Research of the Chinese Academy of Sciences (CSSAR, CAS)took on the mission of offering the space environment parameters which may be of use to the safety of manned spacecraft. In order to complete the space environment safety guarantee mission for SZ-4 and SZ-5, SEPC improved the space environment monitoring system, database system, prediction result display system, prediction implementation system, etc. For guaranteeing the safety of the airship and cosmonaut in the first manned SZ-5, flying experiment mission,SEPC developed the software for analyzing radiation dose and early-warning software for large debris collision with SZ-5. Three months before the flights of SZ-4 and SZ-5, SEPC began to predict the safe launch period in view of the space environment, and offered timely and valid reference opinions for selecting the safety period. Especially during the mission of SZ-5, SEPC analyzed the space high-energy environment in a pre-arranged orbit and abnormal orbit andevaluated the radiation dose which cosmonauts may encounter in space. The evaluation offered an important reference for cosmonaut safety and decisionmaking in the SZ-5 mission. The calculation of the distribution of large debris and the collision risk assessment at different orbit entry times for SZ-5 provided an important base for the superior department to make flight decisions.     

Vector quantization for saturated SAR raw data compression

Spaceborne SAR involves the storage and transmission of large-size sampling data. Block adaptive quantization (BAQ) is now the most widely used onboard data compression algorithm due to its good tradeoff between system performance and complexity. However, when spaceborne SAR raw data is saturated, the performance of conventional BAQ deteriorates dramatically because its precondition of Gaussian distribution of raw data no longer holds. In order to solve this problem, an improved vector quantization (VQ) algorithm is proposed. This algorithm firstly introduces saturation modification to a conventional vector quantizer, obtains the saturation codebook based on Gaussian density function, and then obtains the new vector quantizer for the whole set of Saturation Degree (SD). This algorithm makes the vector quantizer match statistical model of data for the whole set of SD, so the performance of the compression is improved. The case of the 2D signal is explicitly computed. The performance of the proposed algorithm is verified by simulated and real data experiments.     

基于语义的空间环境信息服务组合技术研究

随着卫星技术的飞速发展,保障空间技术系统的运行安全对空间环境预报业务提出了更高要求.本文根据空间环境信息服务中数据及模型资源分布式集成与共享的现状,针对空间环境预报数据智能化、自动化生成的需求,将Web服务技术及语义服务组合技术应用到空间环境信息服务中.根据空间环境领域特点,提出了空间环境领域的语义相似度计算方法,并采用基于语义相似度的方法实现空间环境信息服务的自动组合.     

CCSDS无损数据压缩算法的实现与应用研究

无损数据压缩是航天应用和遥感系统的重要业务之一。对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)推荐的数据无损压缩标准进行了分析研究,讨论了其推荐算法的基本原理和编码方法,然后基于DSP(数字信号处理器)实现了该算法并对代码进行了优化。实验结果表明,DSP实现的CCSDS标准的无损数据压缩算法的数据处理速率可达11Mbit/s,可用于那些不需要很高数据吞吐率的星上数据处理任务。最后讨论了CCSDS无损数据压缩标准是如何融入CCSDS体制的星载数据系统中的。     

An Improved HVQ Algorithm for Compression and Rendering of Space Environment Volume Data with Multi-correlated Variables

Volume visualization can not only illustrate overall distribution but also inner structure and it is an important approach for space environment research. Space environment simulation can produce several correlated variables at the same time. However, existing compressed volume rendering methods only consider reducing the redundant information in a single volume of a specific variable, not dealing with the redundant information among these variables. For space environment volume data with multi-...     

一种评估空间环境下半导体材料损伤的模拟方法

提出了一种模拟空间环境下半导体材料晶格损伤速率的方法, 计算了375km轨道高度不同纬度空间位置的飞行器模型中硅片产生晶格损伤的速率. 本方法考虑了宇宙射线的质子、正负电子、中子和γ射线成分, 建立了简单的多层飞行器结构模型, 并通过模拟给出了芯片上氕、氘、氚、氦、正负电子、正负π介子、γ射线及中子的损伤结果. 相比给出材料中的非电离能量损失, 更进一步给出了晶格损伤的产生速率, 为半导体器件的可靠性评估提供了进一步的参考数据.     

基于RVE模型的空间天线结构热稳定性优化设计与热变形分析

空间环境温度变化会使空间天线支撑结构产生热变形,影响其使用性能,因此进行天线热稳定性设计及热变形分析具有重要的意义.基于代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)方法对空间天线结构进行热稳定性设计与热变形分析.通过建立纤维随机分布并含有材料孔隙的RVE,得到纤维热膨胀系数.对M40/TDE85单向复合材料的热膨胀性能进行实验测试,计算结果与测试结果吻合良好,验证了RVE模型的正确性与准确性.建立了复合材料圆管参数化模型,根据计算得到的热膨胀系数及优化算法,对天线支撑结构进行热稳定性优化设计,并对优化后的天线结构进行热致变形分析,结果表明优化后的结构具有很高的热稳定性.     

空间液滴蒸发实验中液滴图像的无损压缩算法

为了提高空间液滴蒸发实验中图像无损压缩率, 根据连续采集到的液滴图像之间相关性很大的特点, 提出了一种基于JPEG-LS和帧间预测误差编码的图像序列无损压缩算法. 该算法对图像序列第一帧采用JPEG-LS算法编码, 对帧间预测误差帧进行Golomb编码, 从而实现对连续采集到的液滴图像序列进行无损压缩. 实验结果表明, 该算法比单纯采用JPEG-LS算法的压缩率有明显提高, 编解码过程更简单, 编码需要时间更少.     

空间电子辐射环境探测载荷测试定标试验平台研制

介绍了中国科学院国家空间科学中心新建成的空间电子辐射环境探测载荷测试定标试验平台.该平台由中、高能极弱流电子加速器以及内置多维真空转台的真空靶室试验终端组成,用于对星载空间电子辐射探测器进行地面加速器测试定标.重点描述了为得到中能极弱流均匀平行束,采用电子轨迹程序Egun对中能极弱流电子加速器进行的物理设计和模拟计算,给出球形结构电子枪在栅网孔不加栅网、加理想栅网和直径1mm孔栅网以及在不同加速管出口能量情况下,初聚系统和加速管以及经过二次扩束时输运段中电子轨迹的模拟结果.最终得出能够实现电子枪初始束流减弱8个数量级,获得满足测试定标试验需求的极弱流均匀平行电子束（在试验终端直径50mm靶上束流面密度为10⁵~10⁹cm^-2·s^-1）的结论.