分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 太阳高能粒子(SEP)事件是一类重要的空间天气灾害性事件,如能准确预报SEP事件,人们便可以采取必要的防护措施,保障卫星、星载设备以及航天员的安全,尽可能地降低经济损失.因此,其数值预报研究在空间天气预报研究中占有很重要的地位.SEP事件中的高能粒子在不同的时间尺度内被耀斑过程或者CME驱动的激波加速,并且在被扰动后的行星际太阳风中传输,这些过程都紧紧依赖于太阳风背景场.因此获取更加接近物理真实的太阳风背景场是模拟SEP事件的重要部分,也是提高SEP物理模式的关键因素之一.我们目前的工作基于张明等发展的SEP在行星际空间传播的模型,尝试将Parker太阳风速度解及WIND飞船观测的磁场实时数据融入模型中,研究不同的太阳风速度以及真实磁场分布对SEP在行星际空间中传播的影响.通过求解聚焦传输方程,我们的模拟结果表明:(1)快太阳风条件下,绝热冷却效应项发挥了更大的作用,使粒子能量衰减的更快,而慢太阳风对粒子的通量变化没有显著影响;(2)加入观测的磁场数据时,粒子的全向通量剖面发生了比较明显的变化,具体表现在:通量峰值推迟到达、出现多峰结构、各向异性也发生一些改变.分析表明真实磁场的极性对粒子在行星际空间中传播有着重要的影响.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 本文利用子午工程海南富克站(19.5°N,109.2°E)全天空气辉成像仪630 nm波段的气辉图像,通过对气辉原始观测资料进行图像增强、方位校正和图像投影等预处理,得到可清晰识别电离层等离子体泡的图像产品,获得了我国海南地区首次电离层等离子体泡的光学观测结果.在此基础上,分析了等离子体泡的形状、结构、变化、空间尺度和运动速度这些基本特征.研究显示:典型的等离子体泡形状为南北分布的条状,常出现分叉现象,大部分情况整体向西倾斜;东西方向的尺寸为几十到几百公里;典型漂移速度为50~150 m·s-1.统计了2013年9月至2014年5月等离子体泡观测数据,发现其出现的典型季节为9-10月和2-4月、典型时间为日落后1~2个小时并持续1~4个小时左右.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 基于RMAP协议对SpaceWire高速总线进行了架构设计与实现。首先给出了SpaceWire高速总线的整体设计;其次对SpaceWire编解码器中的DS编码进行了优化;然后根据RMAP协议的基础要求,设计了RMAP SpaceWire总线的工作流程与实现方法;最后通过仿真平台对该设计进行仿真测试。仿真测试表明:设计实现了RMAP SpaceWire高速总线的基础功能,数据链路传输速度可以达到79.84 Mb/s。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 首先,详细分析了调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)机载试验系统,深入阐述了系统各部分的设计方法和主要原理,基于此系统进行首次校飞试验以验证系统性能;其次,深入分析了FMCW SAR回波信号特点和图像重建方法,揭示了其脉冲发射期间雷达的连续运动对回波信号的影响,定量地指出了其对图像重建的影响,并采用改进的距离多普勒算法对其补偿从而对场景进行聚焦;最后,通过实际航空校飞试验数据验证了系统分析设计和图像重建算法的有效性。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 针对数传、测距一体化的调制方式高斯最小频移键控复合伪码测距(Gaussian minimum shift keying+pseudo-noise,GMSK+PN)信号的信噪比估计,提出了一种精度较高、复杂度较低的快速算法。该算法采用层状结构分解的方式,将信号分解为若干信号单元,对每一个分解的信号单元进行功率分配计算或信噪比估计,最后快速准确地计算出整个信号的信噪比。信噪比在1~13dB之间时,估计误差小于0.5dB。利用Simulink仿真工具,验证了该算法的有效性。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 针对地月系L2点不同任务需求下的低耗能转移轨道设计问题,基于不变流形理论与混合优化技术,深入研究了不同月球借力约束与不同幅值Halo轨道的入轨点(简称HOI点)对转移轨道飞行时间与燃料消耗的影响,给出了HOI点选择策略。首先结合任务要求并考虑月球引力影响,在月球借力点施加不同约束条件,通过微分修正算法调整Halo轨道的稳定流形,设计月球到Halo轨道的转移轨道。采用遗传算法与微分修正算法相结合的混合优化策略,在同时考虑地球停泊轨道高度、倾角、升交点赤经与航迹角等多约束条件下,对燃料最优的地月转移轨道进行研究。最后,分析月球借力高度、借力方位角和不同HOI点对平动点转移轨道飞行时间与燃耗变化量的影响,对于考虑月球借力的地月平动点转移轨道设计与应用具有重要的参考价值。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 基于巨磁阻抗效应(GMI)的磁强计是近年来磁强计研究领域的热点. 相比其他类型磁强计, GMI磁强计具有微型化、高灵敏度、快速响应、高温度 稳定性和低功耗的优点. 本文以铁基纳米晶带材为敏感材料, 设计并实现了GMI 磁强计传感器与后续信号处理电路, 组成一台GMI磁强计. 实验结果表明, 该磁 强计在-25000~25000nT量程内灵敏度为0.176mV·nT-1, 满足实际弱磁场测量要求, 并且具有体积小及功耗低的特点, 有望应用于空间 探测等磁测量领域.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 星载有效载荷在轨探测时需要在多种模式之间不断进行切换, 以便获得探测器 的最优工作状态. 每种模式切换时需要对有效载荷28个电子学前端电路、中子 采集与处理电路、触发单元电路、高压供电机箱及载荷数管进行多种工作状态 参数的配置. 为有效开展有效载荷探测工作, 提高有效载荷探测模式转换的灵 活性及降低模式切换时参数配置的复杂度, 对星载有效载荷在轨自主探测管理 技术进行研究, 并对探测器有效载荷的工作模式进行分析, 给出由地面规划 专家和星上自主探测执行机构相结合的基于事件驱动的有效载荷自主探测方案 设计和软件实现情况, 同时对自主探测中的可靠性措施进行了分析, 实现探测 器全天候、全时段、灵巧探测的功能, 并减少了对地面遥控注入的依赖.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 为了研究大面积等离子体片的分层特性,利用脉冲磁约束线形空心阴极放电装置,在150 Pa氦气中产生了持续时间为200μs、面积为60 cm×60 cm的大面积等离子体片。采用快帧法和旋转空心阴极法利用郎缪尔探针首次获得了等离子体片分层时厚度方向电子密度分布及其演化构成的二维分布图;基于获得的二维分布图,研究了分层等离子体片厚度方向电子密度的分布特征与磁场强度和放电电流的关系。实验发现,等离子体片分层时厚度方向电子密度呈现双峰曲线分布特征;当放电电流为2 A,磁场强度为1.5×10-2,2.25×10-2,3×10-2T时,双峰间距分别为0,3.2,8.4 mm;当磁场为3×10-2T,电流为1,2,3,4 A时,双峰间距分别为8.6,8.2,6.8,5 mm。结果表明:分层等离子体密度峰值间距随着磁场的增强和放电电流的降低而增大。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 在评估国际常用Kp指数现报模式Takahashi及其应用于中国地 磁台站效果的基础上, 提出了一种改进的地磁Kp指数现报模式, 其可以 有效识别地磁规则日变化的逐日变化特性, 反映地磁扰动的季节效应和地方时 效应, 从而提升了Kp指数现报的准确性. 采用Takahashi模式开发时所 使用的台站数据进行对比, 新模式将单站地磁Kp指数现报效率由0.77 提升至0.84, 多站联合Kp指数现报效率由0.88提升至0.92; 采用 2000-2006年北京十三陵台站(BMT, 磁纬29°N)数据进 行评估, Kp指数现报效率由0.70提升至0.80. 对Kp指数现 报结果的误差分析发现, 现报误差存在明显的地方时差异和一定的季节差异, 误差随扰动强度变化并在中强磁扰时最大. 利用SuperMAG的指数分析表明, Kp台站的经度不均匀分布会对现报效果造成一定影响.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 将磁力线按流线进行绘制是地磁场可视化的通用方法. 磁力线种子点的选取 决定了绘制磁力线的疏密, 其疏密程度能否真实反映地磁场强度分布是评价地 磁场可视化效果的关键. 基于磁经圈均匀角度种子点选取算法绘制 的磁力线通常不能客观反映地磁场强度的空间分布, 针对这一不足, 提出一种等分磁场强 度线积分的磁力线种子点选取算法. 利用该算法对地磁场IGRF模型和T96模型 描述的地磁内外源场进行可视化绘制, 对磁力线追踪结果中出现的冗余磁力线 进行过滤, 统计分析了绘制磁力线的空间分布与地磁场强度空间分布的相关性, 结果表明该算法能够较好地实现对地磁场的可视化.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 利用Cluster卫星的磁场探测数据及ACE卫星的行星际磁场(IMF)探测数据, 研究了IMF By分量(IMF|By|4nT时场向电流发生率占总发生率的77.4%; 场向电流发生率随 IMF |By|的增大而增大, 且具有很好的线性相关关系, 当IMF By分量 为正时, 相关性更好; 场向电流密度也随IMF |By|的增大而增大, 同样具 有很好的线性相关关系, 当IMF By分量为正时, 相关性更好. 以上结果表 明, IMF By分量对磁尾场向电流的产生和变化具有很强的控制作用, 并且 昏向IMF变化与场向电流变化的关系更加密切.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 针对目前高轨GPS信号可用性差及定位精度低的特点, 对GPS/北斗组合系统的 高轨卫星定位技术进行研究, 对比分析了单GPS系统与GPS/北斗组合系统的卫 星可见性和几何精度因子. 结果表明, GPS/北斗组合系统比单GPS系统的卫星可 见性好, 且定位精度高. 同时通过提出在星载接收机上采用高精度原子钟, 可实现三星定位, 降低对接收机的技术要求.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 随着空间数据的大量增长, 对数据可视化和数据存取效率提出了更高要求, 迫切需要对数据进行有效的组织和管理. 对庞大的日地空间, 采用SDOG-R方法将日地空间剖分为不同分辨率等级的格网, 并针对该网格提出相应的编 码方案. 以太阳风模型数据为例, 给出了具体的组织实例, 经实验验证, 该 剖分模型不仅解决了球心处网格过密问题, 还满足了径向分辨率大于经纬球 面分辨率的需求. 基于三维立体剖分的太阳风LOD空间数据模型, 不但能提供 多分辨率数据, 而且显著提高了大规模数据检索和存取速度, 有效地支持海量 空间数据的组织管理.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 本文介绍了MIT卫星计划中性原子成像仪(NAIS-H)的基本结构以及工作原理,通过分析MIT卫星NAIS-H的工作原理及测试需求,设计并实现了基于该成像仪的地面检测,包括硬件电路系统及上位机软件系统。本文分别从通讯、数据处理等方面,描述了地检系统的主要结构设计以及工作流程,并详述了上位机系统中串口通讯、数据解包、图像处理等各软件模块设计以及java代码编写。最后,对地检系统进行测试,得到的结果显示该系统具有良好的性能,达到了设计要求。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 实现小卫星编队飞行,在测定小卫星之间的距离的同时,还必须进行星间科学实验数据的交换。为了尽可能降低设备复杂度,本文研究了一种测距、数传一体化调制方式的调制解调原理,通过Simulink仿真分析得到了GMSK+PN信号在不同测距调制度条件下的数传误码率。经过分析GMSK+PN信号的特性,给出了GMSK+PN信号的信道估计方法和一种有效的测距、数传一体化解调算法。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: CCD是实现空间软X射线探测任务的核心部件,E2V公司的科学级CCD42-10 BI AIMO对空间软X射线探测具有较高的灵敏度、低噪声水平和高读出速度,本文针对该款CCD提出了一种基于FPGA的驱动电路设计方案。选用Xilinx公司的XC3S500E作为驱动电路的核心器件,通过VHDL语言对驱动时序进行了硬件描述,采用EL7202作为CCD驱动芯片。仿真与实验测试结果表明,该设计可以满足科学级CCD42-10 BI AIMO的驱动电路要求。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 为了节省信道资源, 可以将多路不同速率、不同猝发时隙的数字信源复合为一路数据的异步数字复接器得到了广泛应用。为了尽最大可能降低源包数据传输时延、提高信道利用率, 提出了一种贪婪型异步动态数字复接器的设计方案, 并给出了各路信源的优先级调度策略。使用硬件描述语言对两种复接模型进行描述。在不同物理帧和两种信源模式下, 通过Modelsim对贪婪型动态复接器和虚拟信道复接器进行了仿真对比。仿真结果表明, 贪婪型动态复接的平均传输时延和时延抖动都优于虚拟信道复接, 并能够更有效地节省信源缓存资源。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-04-22
摘要: 为了保证空间探测任务的顺利进行,小卫星编队需要可靠的星间通信。基于802.11,设计了小卫星编队网络协议架构。首先搭建了卫星飞行编队网络协议栈,针对星间通信距离大导致的高时延,对物理层、数据链路层进行了适应性修改,分析了网络层路由协议,然后对四种典型的卫星编队网络进行了模型分析。通过NS3网络仿真工具,对星间通信网络进行了性能仿真。仿真结果表明,基于802.11的网络架构,可以保证星间通信,不同编队网络性能差别较大,可根据任务进行调整。