星载加速度计频域噪声对时变重力场反演的影响研究

星载加速度计是低低卫星跟踪卫星测量的核心载荷之一,其观测噪声受仪器本身和观测环境的综合影响.本文综合考虑加速度计仪器的研制能力和观测环境,系统分析了不同频率特性的加速度计噪声对时变重力场反演精度的影响.首先,下一代重力卫星推行的加速度计频域噪声明显小于GRACE卫星搭载的加速度计,但受限于背景力模型误差的影响,其反演重力场模型精度的提升幅度小于2%.其次,受卫星飞行过程中温度和磁场等周期性变化的影响,加速度计观测数据中存在固定频率的音调误差,在同类型、大小的音调误差下,径向和沿轨方向的音调误差对重力场精度的影响显著,而法向方向影响较小;以能否提取空域内的时变信号为限制条件,径向和沿轨方向的音调误差应小于10-8m·s^(-2),而法向方向可放宽至10-7m·s^(-2);为了削弱时变重力场模型南北条带误差的影响,应该约束加速度计高频音调误差的影响.最后,探讨了三轴敏感加速度计对重力场反演精度的潜在贡献,由于重力场反演精度与加速度计法方向观测精度的响应关系相对较弱,三轴敏感加速度计仅能提升约2%的重力场反演精度.研究结果表明,由于加速度计频域噪声与重力场反演精度存在复杂的响应关系,在重力卫星研制或观测数据处理过程中,不能仅仅考虑加速度计的噪声水平,还应该充分考虑加速度计在频域内各类噪声特性的影响.

空间引力波探测星载望远镜专题导读(二)

探测空间引力波有望揭开更多的宇宙奥秘。在国家重点研发计划项目的支持下,《光电工程》组织了“空间引力波探测星载望远镜专题(二)”。专题围绕空间引力波探测星载望远镜设计与分析、建造与装调、测试与评估等几个方面介绍了近期的主要研究进展,将为相关领域学者和专家提供技术研究的参考和合作交流的平台,并将积极推动我国空间引力波探测计划的研究进程。

空间引力波探测星载望远镜专题导读

引力波自2015年被直接探测到以来,为人类认识宇宙提供了新的视角[1]。三位美国科学家因在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献而获得了2017年的诺贝尔物理学奖[2]。继地面干涉仪的手段实现高频引力波探测之后,空间引力波探测将是下一阶段的重点发展方向,其大空间尺度可突破地面探测的频段限制从而实现低频引力波探测。目前比较知名的空间引力波探测计划包括欧空局主导的LISA计划[3],我国的“天琴计划”[4]和“太极计划”[5]等。

卫星重力测量中加速度计在轨参数校准方法研究

文章介绍了静电悬浮加速度计的基本工作原理,概述了目前卫星重力测量中加速度计参数的在轨外部校准方法,讨论了利用推进器推力、卫星旋转产生的离心力、引力开展加速度计标度因数在轨实时标定的可行性。

基于Socket通信的WebGIS实时监测系统

在W ebG IS实时监测系统中,针对客户端采用实时刷新页面来更新信息方式的不足,本文提出应用Socket通信技术实现W ebG IS实时监测系统的设计思想和实现方法。首先,在分析Socket通信的原理和基本过程的基础上,给出了系统体系结构,然后讨论了其核心设计与系统实现,最后给出实例说明在W ebG IS实时监测系统中应用Socket通信技术可有效降低数据传输量,提高系统实时响应速度。

VML在WebGIS图形显示中的应用研究

针对目前被动式WebGIS地图显示的局限,提出了引入VML的解决办法,使客户端容易实现矢量地图显示、地物动态变化显示、专题制图显示等,丰富了WebGIS的地图表现方式。

GIS空间相关的动态角色控制

专业地理信息系统中,不同用户角色拥有不同用户权限区,这种角色控制方式是适合现行的管理机制的,但该种方式以区域来确定用户权限区的固定角色控制在解决跨区域协作问题存在困难,当事务发展涉及到多个区域时,不能合理有效的信息共享,造成信息系统失效。针对该问题在基于角色的访问控制基础上,提出空间相关的动态角色控制,分析其需要考虑的各个方面,做了详细的设计,探讨了总体结构和核心设计。最后通过一个森林防火地理信息系统中火灾跨区域扑救协作典型实验,来验证空间相关的动态角色控制对解决跨区域协作是可行的。

GIS中空间相关的动态角色控制

GIS应用系统中,不同用户角色拥有不同用户权限区,这种角色控制方式适合现行的管理机制,但以区域来确定用户权限区的固定角色控制对解决跨区域协作问题存在困难,当业务发展涉及多个区域时,不能合理有效地共享信息,造成信息系统失效。针对该问题,基于角色的访问控制提出空间相关的动态角色控制,分析其需要考虑的方面并进行详细的设计,探讨总体结构和核心设计,通过一个森林防火GIS中火灾跨区域扑救协作典型试验,证明空间相关的动态角色控制对解决跨区域协作的可行性。

又见凯特所演的电影总是自己某一世的故事

又见凯特,这次她洗尽铅华,作了一名平民少女,疯人院的女工玛德琳,可仍然是她熟悉的舞台,骨子里相似的背景……

陀螺内部摩擦对旋转物体等效原理检验的影响

利用角动量定理对实验采用的电磁驱动机械陀螺的内部摩擦力矩进行测量,分析了这一摩擦力矩对宏观旋转物体等效原理扭秤方案检验的影响,并就此提出了几项改善措施.实验结果表明:该摩擦力矩正比于陀螺的角速度,当陀螺旋转的角速度达到17 000 r/min时,陀螺内部摩擦力矩达到1×10-4N.m,这一大小对宏观旋转物体等效原理检验扭秤方案的预期精度给出了严格限制.

天津市“十二五”期间建设用地需求量影响因子分析和预测模型研究

通过建立"十一五"期间天津市建设用地现状序列,利用相关分析法对天津市建设用地需求量的主要影响因素进行相关系数计算,筛选出主导因子;然后利用主导因子建立多元回归模型,预测"十二五"期间天津市建设用地需求量,并运用灰色系统预测模型、曲线预测模型对天津市各类用地总量进行预测分析。

基于二维精密电容微位移传感器的二维纳米定位系统

设计并研制了一种结构小巧的纳米级精密定位平台.该系统采用正交簧片式设计,有效地抑制了正交运动的耦合,同时应用一个二维电容微位移传感器作为位移标准来对定位平台实行反馈控制,有效地克服了压电陶瓷执行机的非线性和迟滞效应.实验结果表明,该系统定位精度优于1nm,可在0.5μm×0.5μm范围内实行任意二维纳米循迹定位.给出了半径为2.5nm的圆及外接圆半径约为5nm的五角星形的定位轨迹图.该系统基本满足高精度引力实验精确定位的需求.

旋转重力梯度仪的加速度计动态调节方法与需求分析

适合陆基使用的旋转重力梯度仪采用多个加速度计的组合输出,能有效地抑制平台的共模噪声,实现对地球表面微小重力梯度变化信号的测量。其关键技术之一就是对多个加速度计进行动态匹配调节,通过实时反馈来降低多种噪声和误差,从而降低对研制单个加速度计的性能要求。本文结合旋转重力梯度仪中加速度计的匹配调节方法,以重力梯度测量分辨率达到1E为目标分析,结果表明对加速度计的标度因子一致性匹配需要达到10-11的量级,对二阶非线性因子调节同样需要达到~10-11g/g2的量级。

天琴计划简介

天琴计划预期于2035年左右发射并部署边长约17万公里的等边三角形卫星星座,构成一个引力波天文台—天琴。天琴将对10^(-4)~1 Hz频段的引力波进行探测,为人类描绘一幅更全面的宇宙图景。在本文中,我们对天琴计划的背景和提出过程、天琴的主要探测对象和主要科学目标、天琴需要攻克的核心关键技术问题、天琴计划技术路线图及进展等进行介绍,以方便更多人加入这一项富有挑战而又激动人心的工作。

高精度空间加速度计及其应用

高精度空间加速度计不仅可以用来测量航天器受到的非引力,例如航天器受到地球的热辐射压力、太阳辐射压力、大气阻力等,而且还可以作为惯性参考用来改善航天器的微重力水平,即对航天器进行无拖曳控制.通过对开环加速度计基本工作原理的研究,概述了高精度空间加速度计的发展趋势和现状,介绍了几种不同类型的高精度空间加速度计,重点讨论了其在地球科学和空间基础物理研究中的应用.

静电悬浮加速度计在轨质心位置的最小二乘估计

本文使用国内首次搭载飞行的静电悬浮加速度计在轨数据与卫星姿态数据,对加速度计与卫星质心的相对位置进行了估计测量.文中分析得到,在卫星姿态机动时,加速度计的输入加速度主要来自于离心加速度及角加速度引入的线加速度.结合卫星姿态机动时陀螺仪的测量数据,使用最小二乘法对加速度计质心位置的三个分量进行了联合估计.结果表明:质心位置的估计精度达到约6 mm水平,主要受限于卫星平台条件和加速度计测量精度限制.利用本文方法对未来重力卫星任务进行了分析,若使用精度为1×10^(-10)m·s^(-2)加速度计以及2角秒分辨率的星敏感器,可将质心位置估计精度提高至4.6×10^(-6)m水平.

航空重力与重力梯度测量对惯性稳定平台的需求分析

从航空重力与重力梯度测量原理出发,先后导出航空重力与重力梯度测量的观测方程和测量误差方程,然后依据地球重力场特征和功率谱的相关理论,结合航空重力与重力梯度测量中的GPS定位、惯性稳定平台的指向和稳定性、加速度计和梯度仪的误差模型,分析了航空重力与重力梯度测量对稳定平台的需求,在此基础上以航空重力测量中国外常用的双水獭(Twin-Otter)固定翼飞机的实际飞行参数为例,通过数值计算给出了航空重力测量分辨率达到1 mGal时,对惯性稳定平台的角度指向精度、稳定性和随机漂移的要求分别为0.0005°、0.006°/h/Hz和0.0003°/h;航空重力梯度测量分辨率1 E时,对稳定平台对应的指标要求分别降低为0.5°、0.01°/hr/Hz和0.01°/hr。

大学校、院二级管理中责权利配置的实证研究

在大学校、院二级管理中,校领导和部处领导更关注学院承担的各项任务,学院领导更关注支配权和支配权与任务之间的匹配;校领导和部处领导认为学院对教学任务的责任与其可获得的声誉收益直接相关,对发展任务的责任与其可获得的资源增值相关,资源使用绩效与教学任务和发展任务都显著相关;学院领导认为声誉提升与其应承担的科研任务相关,完成"教学、科研、营收和发展"任务都应有对应的"资源增值"收益。基于此,从明确校、院二级管理的责权利清单等方面提出了对策建议。

利用径向基函数RBF解算GRACE全球时变重力场

本文利用GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)level 1b数据和径向基函数RBF(radial basis function)方法解算了全球时变地球重力场.RBF基函数相比传统球谐(spherical harmonic)基函数,其高度的空域局部特性使得正则化过程易于添加先验协方差信息,从而可能揭示更加准确的重力场信号.本文研究表明,RBF基函数算法在精化现有的GRACE全球时变重力场模型,如提升部分区域信号幅度等方面具有一定优势.本文通过将RBF的尺度因子作为待解参数,基于GRACE卫星的Level 1b数据和变分方程法,成功获取了2009-2010年90阶无约束全球时变重力场RBF模型Hust-IGG03,以及正则化全球时变重力场RBF模型Hust-IGG04.通过与GRACE官方数据处理中心GFZ发布的最新90阶球谐基时变模型RL05a进行对比,结果表明:(1)无约束RBF模型Hust-IGG03和GFZ RL05a在空域和频域表现基本一致;(2)正则化RBF模型Hust-IGG04无需进行后处理滤波已经显示较高信噪比,噪音水平接近于球谐基模型GFZ RL05a经400 km高斯滤波后的效果;(3)HustIGG04相比400 km高斯滤波GFZ RL05a在周年振幅图和趋势图上显示出更多的细节信息,并且呈现出更强的信号幅度,如在格陵兰冰川融化趋势估计上Hust-IGG04比GFZ RL05a提高了24.2%.以上结果均显示RBF方法有助于进一步挖掘GRACE观测值所包含的时变重力场信息.

中国微重力科学研究回顾与展望

微重力科学主要研究微重力环境中物质运动的规律,以及不同重力环境中重力对物质运动的影响.中国微重力科学研究起步于20世纪60年代,兴起于80年代中后期,经过多年发展,目前已初具规模,在一些重要方向具有明显特色和一定优势.本文回顾了中国微重力科学研究的早期历程,评述了近年来中国微重力科学研究进展,特别是利用实践十号科学实验卫星、天宫二号空间实验室等空间平台开展的微重力科学与技术应用研究取得的最新成果,并对中国载人空间站时代微重力科学发展的前景予以瞻望,推动微重力科学与应用研究在中国的快速、可持续发展.