面向精密制造的微材料特性检测机构

微机电系统(MEMS,Micro Electromechanical Systems)在航空航天、汽车、生物医学、环境监控、军事等领域中有着广泛的应用前景.其材料力学性能的测试目前是其性能测试的薄弱环节,它涉及到微位移、精密定位和载荷/位移测量.采用传统"机械"制造技术,由于摩擦、间隙、爬行和多环节传动误差积累等原因而无法实现.为此,提出了一种冗余驱动全柔性并联机构和压电陶瓷驱动器所组成的新型测量平台.在推导4RRR冗余驱动并联机构运动学逆问题方程的基础上,经过最佳拓扑选择、运动学分析,并基于动力学优化,确定了微位移/精密定位运动平台主要结构尺寸.实验表明:采用该平台,可以满足MEMS材料力学性能测量所需的微位移和精确定位要求.     

磁暴对海南地区电离层扩展F的影响

利用2002年2月至2007年12月海南地区DPS-4测高仪观测数据, 用统计分析方法研究了磁暴对电离层扩展F的影响. 结果认为磁暴从整体上抑制了扩展F现象的发生. 但若把扩展F分为不同类型, 则结果却有所不同. 对于频率型(FSF), 在2002年和2003年磁暴对其有促发作用, 在2004---2007年有抑制作用; 对于区域型(RSF), 在2002---2005年磁暴对其有抑制作用, 在2006年和2007年, 对其有弱促发作用; 对于混合型(MSF), 在2002年磁暴对其有抑制作用, 在2003年和2004年有促发作用, 从2005年开始, 磁暴对其有抑制作用; 对于强区域型 (SSF), 在2002---2004年磁暴对其有抑制作用, 在2005年和2006年有促发作用, 2007年有弱抑制作用.      

基于Hadamard方差的导航星座自主时间同步算法研究

文章在总结国内外研究成果基础上,针对GPS铷钟虽然短期稳定性较好,但采用Allan方差描述铷钟频率稳定性时,其钟差状态方程仅为两参数,在较长平滑时间里存在时钟漂移和甚低频噪声的影响,使噪声特性淹没或估值不收敛的缺陷,引入Hadamard方差建立了三参数系统状态误差模型,通过三次采样方差从模型上解决了线形漂移和甚低频噪声的影响问题。在时钟系统状态模型和星间双向测量方程建模基础上,给出了工程实用的标准Kalman基本滤波方程。数值分析仿真表明,采用Hadamard方差描述时钟频率稳定性显著提高星载时钟自主同步精度,从而克服了Allan方差描述产生的频率漂移影响较大和甚低频噪声不收敛的问题。     

加速度计参数变化建模方法

通过归纳工程上常用数据建模方法及其应用特点,且结合贮存条件下加速度计零偏和标度因数试验测量数据变化规律,综合给出了建立零偏时间序列模型和标度因数回归模型的详细步骤,并据此建立了贮存条件下加速度计零偏和标度因数的变化模型,所建模型预测的数据与真实数据相比误差很小,充分验证了模型的有效性.所建模型真实地反映了零偏随机性变化规律和标度因数趋势性变化规律的特点,可以为加速度计零偏和标度因数随时间变化的补偿模型提供参考,为加速度计参数长期变化稳定性水平评价提供手段.     

适用于卫星导航系统的结构化LDPC码

结构化低密度奇偶校验码可通过基矩阵和扩展因子描述,具有较低的编译码复杂度和优异的译码性能。相比卫星导航系统IS-GPS-800协议中的非规则LDPC码,在校验位采用双对角和"a-0-a"连接关系的结构化LDPC码,同样可以达到线性复杂度编码。除此以外,通过设置不同的扩展因子和修剪操作,结构化LDPC码可以灵活支持不同多种长度的自适应传输,其中修剪操作的打孔/截短图案可以通过外信息转移(Extrinsic Informa-tion Transfer Charts,EXIT)分析方法优化。结合圈长分布和外信息度数谱联合优化设计方法,提出单个基矩阵的编码方案,通过配置不同的扩展因子和修剪方案,实现多种传输码长配置。译码仿真结果显示经过优化打孔/截短图案修剪的结构化LDPC码的译码性能要略优于IS-GPS-800协议中的非规则LDPC码。     

输入受限的编队卫星分布式姿态协同控制

研究了跟踪时变参考姿态情况下的编队飞行卫星协同控制问题,提出了一种非线性饱和的分布式协同控制器。在控制器中引入了一个双曲正切函数向量,保证了连续控制输入的有界性。采用Barbalat引理对姿态跟踪情况下闭环协同控制系统的稳定性进行了分析,得出了系统渐近稳定的结论。通过对各种条件下的仿真,验证了算法的有效性,并确立了编队卫星信息流图的拓扑结构和控制器增益等因素与暂态过程中相对姿态保持性能的关系。     

基于正交设计的3-RPS并联机构精度分析与综合

为了分析3-RPS并联机构在整个工作空间内各个位姿参数对位姿误差的影响程度,并且使该机构在整个工作空间内都满足精度要求,利用正交设计的思想对该机构进行了精度分析与精度综合.根据正交设计的思想,把该机构的3个位姿参数看成对位姿误差有影响的3个因素,用位姿误差的极差值作为敏感系数,通过极差分析得到了位姿参数对位姿误差的影响程度.以敏感系数的比值为依据合理划分各个因素的水平数,使排列的正交表为精度综合提供更加合理的位姿,对表中的各个位姿进行精度综合,得到了给定精度要求下的21项几何原始误差的公差值.结果表明:用正交设计的思想可以分析清楚位姿参数对位姿误差的影响程度,精度综合结果使机构在整个工作空间内满足精度要求,为物理样机的研制提供了参考.      

航天器交会远程快速自主制导方法

针对近地近圆轨道航天器交会任务,设计了基于经典轨道要素的远程快速自主制导算法.对于任意初始纬度幅角偏差的远程导引,通过建立纬度幅角偏差与半长轴偏差的关系,将远程导引段分为初始轨道飞行、调相轨道飞行和调整轨道飞行3个阶段.初始轨道飞行进行轨道共面修正和调相机动;在调相轨道飞行期间,进行自然调相以及调相轨道到调整轨道的机动;调整轨道飞行阶段进行追踪航天器的远地点高度和近地点高度的修正,以及再次共面修正.所有变轨机动都以制导脉冲的形式给出,并都在轨道特殊点执行.精确轨道仿真验证了远程快速自主接近制导算法的可行性.     

Ionospheric response of equatorial and low latitude F-region during the intense geomagnetic storm on 24–25 August 2005

In this investigation, we present and discuss the response of the ionospheric F-region in the South American and East Asian sectors during an intense geomagnetic storm in August 2005. The geomagnetic storm studied reached a minimum Dst of −216 nT at 12:00 UT on 24 August. In this work ionospheric sounding data obtained of 24, 25, and 26 August 2005 at Palmas (PAL; 10.2° S, 48.2° W; dip latitude 6.6° S), São José dos Campos (SJC, 23.2° S, 45.9° W; dip latitude 17.6° S), Brazil, Ho Chi Minh City, (HCM; 10.5° N, 106.3° E; dip latitude 2.9° N), Vietnam, Okinawa (OKI; 26.3° N, 127.8° E; dip latitude 21.2° N), Japan, are presented. Also, the GPS observations obtained at different stations in the equatorial and low-latitude regions in the Brazilian sector are presented. On the night of 24–25 August 2005, the h′F variations show traveling ionospheric disturbances associated with Joule heating in the auroral zone from SJC to PAL. The foF2 variations show a positive storm phase on the night of 24–25 August at PAL and SJC during the recovery phase. Also, the GPS-VTEC observations at several stations in the Brazilian sector show a fairly similar positive storm phase on 24 August. During the fast decrease of Dst (between 10:00 and 11:00 UT) on 24 August, there is a prompt penetration of electric field of magnetospheric origin that result in abrupt increase (∼12:00 UT) in foF2 at PAL, SJC (Brazil) and OKI (Japan) and in VTEC at IMPZ, BOMJ, PARA and SMAR (Brazil). OKI showed strong oscillations of the F-region on the night 24 August resulted to the propagation of traveling atmospheric disturbances (TADs) by Joule heating in the auroral region. These effects result a strong positive observed at OKI station. During the daytime on 25 August, in the recovery phase, the foF2 observations showed positive ionospheric storm at HCM station. Some differences in the latitudinal response of the F-region is also observed in the South American and East Asian sectors.     

Relativistic electron fluxes and dose rate variations during April–May 2010 geomagnetic disturbances in the R3DR data on ISS

Space radiation has been monitored successfully using the Radiation Risks Radiometer-Dosimeter (R3D) installed at the ESA EXPOSE-R (R3DR) facility outside of the Russian Zvezda module of the International Space Station (ISS) between March 2009 and January 2011. R3DR is a Liulin type spectrometer–dosimeter with a single Si PIN detector 2 cm² of area and 0.3 mm thick. The R3DR instrument accumulated about 2 million measurements of the absorbed dose rate and flux of 10 s resolution. The total external and internal shielding before the detector of R3DR device is 0.41 g cm⁻². The calculated stopping energy of normally incident particles to the detector is 0.78 MeV for electrons and 15.8 MeV for protons. After the Coronal Mass Ejection (CME) at 09:54 UTC on 3 April 2010, a shock was observed at the ACE spacecraft at 0756 UTC on 5 April, which led to a sudden impulse on Earth at 08:26 UTC. Nevertheless, while the magnetic substorms on 5 and 6 of April were moderate; the second largest in history of GOES fluence of electrons with energy >2 MeV was measured. The R3DR data show a relatively small amount of relativistic electrons on 5 April. The maximum dose rate of 2323 μGy day⁻¹ was reached on 7 April; by 9 April, a dose of 6600 μGy was accumulated. By the end of the period on 7 May 2010 a total dose of 11,587 μGy was absorbed. Our data were compared with AE-8 MIN, CRESS and ESA-SEE1 models using SPENVIS and with similar observations on American, Japanese and Russian satellites.