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.     

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     

机动目标三维空间导引运动建模及导引律研究

给出了导弹—目标追逃运动的空间矢量方程，在此基础上推导了三维导引运动模型。对机动目标应用李雅普诺夫稳定性分析方法提出了一种自适应变结构制导算法。六自由度数学仿真结果表明了模型的正确性和制导算法的有效性。     

叶轮机械三维不可压Euler方程的直接解法

本文用近似因式分解交替方向隐式格式直接求解叶轮机械中原参数三维不可压Euler方程组。在连续方程中引入“拟压缩性”之后,将原来类型不确定的控制方程变成双曲型方程,给定初边值之后用时间推进法求得稳定解,对一个单级压气机转子内部流场进行了计算,结果与实验值比较符合。     

脉冲爆震燃烧效率的探索性试验研究

为了对脉冲爆震燃烧过程的燃烧效率有一个初步了解,在分析脉冲爆震发动机工作原理的基础上,设计了一套带有压力可调单向阀结构的取样系统,并进行了试验验证.试验针对爆震频率为5Hz、当量比为1的汽油和空气混气,测试了爆震波充分发展前后不同位置处爆震燃烧过程的燃烧效率,结果表明可以利用设计的取样系统进行脉冲爆震发动机燃烧效率的测量,试验还发现在脉冲爆震室后爆震发展比较充分的位置,测取的燃烧效率比较高,最高可达99.6%.     

高速离心压缩机旋转失速的三维数值模拟

使用商业计算流体力学软件CFX求解三维雷诺平均的Navier-Stokes方程组,结合出口气腔模型对某带无叶扩压器的离心压缩机的旋转失速现象进行数值模拟。首先使用定常计算得到了该离心压缩机的稳态性能曲线,并和实验测量值进行了比较。然后引入出口气腔模型,模拟离心压缩机内的旋转失速流动。在小流量下,从沿流线方向速度等值线图和径向速度等值线图中观察得到了离心压缩机内部流场的非定常流动现象。还研究了气腔模型不同参数对失速流动的影响,结果表明气腔体积越大,计算得到的失速频率越低。     

飞行器体系优化设计问题

针对传统的飞行器设计与体系（SOS）设计相互独立造成的飞行器实际作战效能不足的问题,对同时考虑飞行器与体系耦合设计的飞行器体系优化设计问题展开研究。首先,根据体系工程（SOSE）原理给出了耦合飞行器设计与体系结构设计的飞行器体系优化设计问题的基本概念与通用数学定义;其次,基于多层体系架构,构建了飞行器体系设计优化模型,提出了包含问题定义、体系架构建模、学科建模、优化求解4个步骤的通用建模求解流程;最后,以巡飞/精确打击武器协同作战为例,构建了面向任务成本最低、时间最短的协同作战体系最优化问题并对其进行优化求解。与先设计飞行器后设计体系结构的解耦设计结果对比表明,解耦优化设计忽略了体系结构与飞行器的强耦合特征,无法最优化体系效能;耦合优化设计能够获得体系效能最大化的飞行器设计方案。     

MRF模型去雾算法在机场场面监视中的应用

面对日益严峻的雾霾天气对民航业的影响,在雾霾天气下的机场场面监视方面,文章提出了一种基于MRF模型的去雾霾算法,并利用CNC去雾霾效果评价体系与Retinex、He等传统去雾霾算法的去雾效果进行了对比,可以看出,MRF模型去雾霾算法对场面监视的雾霾图像具有较好的效果性和鲁棒性。