GRACE gravity field modeling with an investigation on correlation between nuisance parameters and gravity field coefficients

The GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) monthly gravity models have been independently produced and published by several research institutions, such as Center for Space Research (CSR), GeoForschungsZentrum (GFZ), Jet Propulsion Laboratory (JPL), Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) and Delft Institute of Earth Observation and Space Systems (DEOS). According to their processing standards, above institutions use the traditional variational approach except that the DEOS exploits the acceleration approach. The background force models employed are rather similar. The produced gravity field models generally agree with one another in the spatial pattern. However, there are some discrepancies in the gravity signal amplitude between solutions produced by different institutions. In particular, 10%–30% signal amplitude differences in some river basins can be observed. In this paper, we implemented a variant of the traditional variational approach and computed two sets of monthly gravity field solutions using the data from January 2005 to December 2006. The input data are K-band range-rates (KBRR) and kinematic orbits of GRACE satellites. The main difference in the production of our two types of models is how to deal with nuisance parameters. This type of parameters is necessary to absorb low-frequency errors in the data, which are mainly the aliasing and instrument errors. One way is to remove the nuisance parameters before estimating the geopotential coefficients, called NPARB approach in the paper. The other way is to estimate the nuisance parameters and geopotential coefficients simultaneously, called NPESS approach. These two types of solutions mainly differ in geopotential coefficients from degree 2 to 5. This can be explained by the fact that the nuisance parameters and the gravity field coefficients are highly correlated, particularly at low degrees. We compare these solutions with the official and published ones by means of spectral analysis. It is found that our solutions are, in general, consistent with others in the spatial pattern. The water storage variations of the Amazon, Chari and Ganges river basins have also been computed. The variations computed with the NPARB approach are closer to those produced by JPL and DEOS solutions, while the variations produced with the NPESS approach are in good agreement with those produced by the CSR and GFZ solutions. A simulation study is implemented with considering realistic noise and low-frequency error. The two approaches are used to recover the true model. The NPESS solution appears closer to the true one. Therefore we are inclined to estimate the nuisance parameters simultaneously with the geopential coefficients.     

利用吸收光谱法测量激波风洞自由流中一氧化氮的含量

以空心阴极灯Te 灯作为光源,采用光学多道分析仪(OMA) ,首先在静态条件下,获得了Te 灯的透射光强随一氧化氮压强的变化曲线,计算出一氧化氮对Te 灯214nm 和225 .9nm 两条谱线的吸收系数。根据OMA 拍摄的氢氧爆轰驱动激波风洞喷管出口气流中一氧化氮γ带(A2  →X2 ∏跃迁) 对Te 灯的吸收光谱,确定了自由流中一氧化氮的最大含量     

基于马鞍形磁场的永磁直线电机位置解算方法

针对直线电机转子位置检测低成本和较高精度的要求,提出了一种基于马鞍形磁场来获得位置信息的方法及实现过程。分析了永磁体表面的磁场分布特征,指出了利用马鞍形磁场分布曲线来解算位置信息的优点,提出了根据马鞍形磁场推算位置信息的算法流程:先测得错开相位的2条马鞍形曲线数据,划分为4个象限后建立数据库;位置检测时,运用区间搜索算法寻得实际角度所在区间;再根据精度要求,采用合适的插值算法计算得到待解算的角度。仿真结果表明:基于马鞍形磁场的位置解算,能较好地得到直线电机转子的位置信息。     

PIP工艺制备SiC晶须增强SiCf/SiC复合材料的性能

以不同界面层厚度的SiC纤维为增强相,采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备SiC_f(PyC)/SiC复合材料,并在复合材料基体中引入SiC晶须,对其性能进行研究。结果表明:热解碳(PyC)界面层厚度约为230 nm时,SiC纤维拔出明显,SiC_f/SiC复合材料拉伸强度、弯曲强度和断裂韧度分别达到192.3 MPa、446.9 MPa和11.4 MPa?m^1/2;在SiC_f/SiC复合材料基体中引入SiC晶须后,晶须的拔出、桥连及裂纹偏转等增韧机制增加了裂纹在基体中传递时的能量消耗,使复合材料的断裂韧度和弯曲强度分别提高了22.9%和9.1%。     

锦纶材料空间环境适应性研究

为研究锦纶材料在长寿命在轨航天器中的环境适应性,提出了锦纶材料在空间环境使用的空间环境适应性评价指标,设计并实施了空间环境适应性评价试验。试验结果表明,锦纶材料在燃烧性能、逸出有害气体、真空质损和可凝挥发物、抗菌防霉、耐受交变温度、电离辐射中表现出友好的环境适应性。锦纶材料在受到空间环境中原子氧、紫外辐射作用时断裂强力明显下降,且原子氧与紫外辐照协同效果对锦纶材料的力学性能破坏具有加强效果。锦纶材料可作为空间舱内环境长期使用材料,在舱外环境使用时,需要特别考虑其力学特性受到原子氧、紫外辐照的影响。     

基于线性二次型的飞控参数故障渐近调节

 研究了含有参数故障的线性系统,提出了一种基于线性二次型的控制策略。采用该渐近调节反馈控制律,可以减小系统由于容错控制算法时延所致的性能下降。针对某飞机模型进行了仿真,结果验证了所提出策略的有效性。     

基于3D-Winograd的快速卷积算法设计及FPGA实现

近年来,卷积神经网络（CNN）已被计算机视觉任务广泛采用。由于FPGA的高性能、能效和可重新配置性,已被认为是最有前途的CNN硬件加速器,但是受FPGA计算能力、存储资源的限制,基于传统Winograd算法计算三维卷积的FPGA解决方案性能还有提升的空间。首先,研究了适用于三维运算的Winograd算法一维展开过程;然后,通过增加一次性输入特征图和卷积块的维度大小、低比特量化权重和输入数据等方法改善CNN在FPGA上的运行性能。优化思路包括使用移位代替部分除法的方法、分tile方案、二维到三维扩展及低比特量化等4个部分。相对传统的二维Winograd算法,优化算法每个卷积层的时钟周期数减少了7倍左右,相较传统滑窗卷积算法平均每个卷积层减少7倍左右。通过研究,证明了基于一维展开的3D-Winograd算法可以大大减少运算复杂度,并改善在FPGA运行CNN的性能。      

一种基于OPTICS聚类的仅测角导航目标检测算法

仅测角自主导航方法具有设备简单、复杂度低,功耗低的优点,在空间任务中具有广泛的应用前景.针对中远距离下空间目标特征少的特点,提出了一种利用基于OPTICS聚类算法的空间目标检测方法,可用于仅测角导航过程中的目标检测.对原始星图进行预处理提取星点及目标点,并结合星图识别的结果选择部分帧,使用经过改进的OPTICS聚类方法获得目标运动轨迹.最后,使用本文中的算法对软件仿真出的含有目标的高精度星图进行处理验证了算法的可行性.在卫星相对于空间目标抵近过程中,目标检测的水平误差及垂直误差小于0.15°的帧数分别占到了85.4%以及99.6%.相比AVANTI实验中的目标检测方法,减少了在轨任务中相关参数的调节,进一步提升了算法的自主性.     

双轴式涡喷发动机的转差线图确定方法的研究

转差是双轴式发动机交付验收参数之一 ,交付发动机的转差是依据该型的标准转差线图调整和确定的 ,标准转差线图确定得合适程度关系到发动机外场使用的性能、稳定性和可靠性。本文比较系统地论述了双轴式涡喷发动机的转差线图的制作和使用 ,分析了转差线图上、下限界对发动机的影响 ,提出了用工作点检查法和稳定工作裕度检查法解决转差线图上、下限界的确定问题。解决了某新机转差线图的确定依据。本方法可用于新机研制中标准的转差线图确定 ,建议二种检查方法结合使用     

不确定性系统鲁棒H∞/H2混合控制在航空发动机中的应用

将结构参数不确定性问题引入到参数化的一般 H∞ 控制器中 ,并考虑 H2 性能指标 ,提出了 1种被控系统中存在结构参数不确定性的混合 H∞ /H2 控制器的设计方法 ,给出了相应问题求解的充分必要条件 ,问题的解归结为求解 3个 Riccati方程。设计的控制器在某型双转子涡喷发动机气动热力学非线性模型上进行了仿真验证