Simulation-based evaluation of a cold atom interferometry gradiometer concept for gravity field recovery

The prospects of future satellite gravimetry missions to sustain a continuous and improved observation of the gravitational field have stimulated studies of new concepts of space inertial sensors with potentially improved precision and stability. This is in particular the case for cold-atom interferometry (CAI) gradiometry which is the object of this paper. The performance of a specific CAI gradiometer design is studied here in terms of quality of the recovered gravity field through a closed-loop numerical simulation of the measurement and processing workflow. First we show that mapping the time-variable field on a monthly basis would require a noise level below $5\text{mE}/\sqrt{\text{Hz}}$. The mission scenarios are therefore focused on the static field, like GOCE. Second, the stringent requirement on the angular velocity of a one-arm gradiometer, which must not exceed ${10}^{-6}$?rad/s, leads to two possible modes of operation of the CAI gradiometer: the nadir and the quasi-inertial mode. In the nadir mode, which corresponds to the usual Earth-pointing satellite attitude, only the gradient $V_{\mathit{yy}}$, along the cross-track direction, is measured. In the quasi-inertial mode, the satellite attitude is approximately constant in the inertial reference frame and the 3 diagonal gradients $V_{\mathit{xx}}\text{,}{V}_{\mathit{yy}}$ and $V_{\mathit{zz}}$ are measured. Both modes are successively simulated for a 239?km altitude orbit and the error on the recovered gravity models eventually compared to GOCE solutions. We conclude that for the specific CAI gradiometer design assumed in this paper, only the quasi-inertial mode scenario would be able to significantly outperform GOCE results at the cost of technically challenging requirements on the orbit and attitude control.     

模态密集空间结构的振幅优化鲁棒自适应控制

针对可控性差且具有参数不确定性的模态密集空间结构，提出一种基于振幅优化的鲁棒自适应控制方法，通过减小可控性差模态的振幅来改进控制性能。首先对结构的标称模型进行振幅优化设计，然后以之为参考模型对实际结构进行自适应控制设计。理论上证明了，对于一定范围的参数时变不确定性，该方法能保证被控结构的渐近稳定。仿真结果表明，该方法也具有良好的动态性能。     

具有多次谐波抑制的发夹型微波带通滤波器

文章提出了一种新型的具有多次谐波抑制功能的发夹型微波带通滤波器,主要工作在2GHz频率。对该滤波器通过仿真优化,并进行实际设计测量。在该结构滤波器中,采用SIR（Stepped—impedancere sonator阶跃阻抗）结构的发夹谐振器来达到缩小尺寸、多次谐波的目的。该滤波器相比于传统的微带线发夹型滤波器具有尺寸小、频率选择性好、宽阻带的性能特点。     

方位多波束星载SAR系统的模糊特性研究

文章在介绍方位多波束合成孔径雷达（SAR,Synthetic Aperture Radar）系统的基本原理的基础上,深入分析了方位多波束SAR系统模糊信号的来源。从系统总体角度给出了方位多波束SAR系统距离模糊的一种度量方法及计算公式,并给出了仿真计算实例。文章的分析结果对高分辨宽测绘带SAR系统设计具有一定的参考价值。     

FPGA中信道化接收机的建模与高效实现

全数字信道化接收机具有高截获概率、全景式接收与参数修改方便等优点,在电子侦察对抗中起着十分重要的作用。基于FPGA对实信号信道化接收机进行了建模,并试验出一种高效验证实现方法,使得FPGA内全数字信道化接收机的研制周期大大缩短。     

真实干扰条件下的雷达信干比测量研究

提出了雷达接收功率比的定义及其表达式,建立了典型干扰样式的雷达信干比关系式,从而形成了以雷达接收功率比为中介参数,在不影响雷达工作状态和实际环境条件下测量雷达信干比的方法。经实验室对比性测试,初步验证了研究结果的正确性。     

后台阶流动的Hybrid RANS/LES模拟

采用雷诺平均的Navier-Stokes和大涡模拟混合的方法对后台阶流动进行了数值模拟,并与实验结果进行了对比;分区尺度采用IDDES(Improved Delayed Detached Eddy Simulation)模式:来流包含背景湍流度时,混合方法转化为WMLES(Wall Modeling in LES)模拟,除了近壁区外的大部分区域都是直接求解;不包含来流湍流度时,转化为DDES(Delayed Detached Eddy Simulation)模式,附面层采用纯RANS模拟,大分离流动区用类脱体涡模拟方法模拟;对流通量的离散采用迎风型低耗散通量分裂格式和中心型四阶偏斜对称格式组合的模式;湍流模型采用Spalart-Allmaras(S-A)模型;亚格子长度尺度取决于网格分布和到壁面的距离.      

半空间中机载甚低频双拖曳天线电磁辐射特性

对半空间中机载甚低频双拖曳天线电磁辐射特性进行了研究.基于有限元算法建立了机载甚低频双拖曳天线半空间全波仿真模型,利用边界条件模拟了海面半空间环境,深入分析了海面半空间环境对于机载甚低频双拖曳天线辐射特性的影响,通过调整机载甚低频双拖曳天线长短比,优化了机载甚低频双拖曳天线的输入阻抗、辐射效率等设计参数,该研究结果与美国海空军发展中心公布的数据吻合较好,验证了研究结论的有效性和可信性,对机载甚低频双拖曳天线的设计及应用具有参考意义.      

绳驱动并联机器人张力约束工作空间分析

绳驱动三自由度机器人可以实现空间的自由转动.由于绳索只可拉伸不可压缩的单向特性,研究驱动绳索张力对机器人的控制具有重要意义.运用几何和矩阵的方法可以分析绳索的张力分配情况;在存在张力约束的条件下,提出张力系数作为评价张力分配优劣状况的指标,通过计算可以得到张力系数分布图,从而对机器人工作空间有直观的认识,进而提出有效的张力优化算法;通过对最小预紧力影响因素及选取方法的讨论,可以得到动态最小预紧力实时计算公式,保证绳索时刻处于张紧状态;通过样机的力检测系统张力反馈的实验可以验证理论推导.通过对以上几部分的分析和研究,可以对四绳驱动三自由度机器人的张力问题有综合全面的认识.      

反潜机吊放声纳扩展螺旋线形搜潜建模

针对全方位机动的潜艇目标,结合反潜直升机实际搜潜过程,分析了风因素对反潜机探测过程的影响;建立了反潜机吊放声纳的扩展螺旋线形应召搜潜模型、潜艇运动模型;依据声纳主被动探测距离模型,对主被动吊声的探测距离进行分析;仿真分析了在已知海洋环境条件下,反潜机扩展螺旋线形应召搜潜轨迹,不同发射频率和目标强度条件下的主被动吊声探测范围,以及比较分析了吊放声纳作用距离、潜艇运动样式等因素对文中提出的扩展螺旋线形搜潜方法与传统的扩展方形、扩展圆形搜潜方法的搜索概率影响.结果表明,扩展螺旋线形的搜潜效能优于扩展方形和扩展圆形.