卫星模型散射FDTD计算的共形边界研究

根据卫星模型太阳能帆板平面相对卫星主体较大的特点,提出了共形边界的概念,即总场边界、外推边界和吸收边界的几何形状与目标外形轮廓相同.并把它应用在卫星模型时域有限差分(FDTD)计算中,以减少FDTD计算及存储量.首先讨论了FDTD方法中3种边界的共形处理方法,特别针对270°拐角处吸收边界的处理进行了详细分析.通过电偶极子辐射验证共形吸收边界具有良好的吸收外行波的性能.最后给出卫星模型远区后向散射时域波形,与常规长方体边界FDTD计算结果相符,验证了共形边界理论在FDTD计算应用中的正确性.卫星模型采用共形边界后节省内存约40.7%,缩短了计算时间,改善了计算性能.

基于反演卫星模型的改进量子遗传声源定位

为准确测定危化气体泄漏的位置,借助卫星四元定位法,根据传感器与声源“一发四收”的反演关系,不考虑卫星速度与收发钟差的影响,获得了声源位置的非线性超定方程组,并提出了结合量子遗传算法(QGA)和Fmincon约束条件的优化算法求解该方程组,有效解决了其他方法易陷入局部收敛的难题。实验结果显示,改进的量子遗传声源定位方法,相比于最小二乘法(LS)、粒子群算法(PSO)以及普通QGA算法,具有收敛性能好,定位效率高,定位精确度高等优点。在同一条件下,该方法在平均均方根误差(ARMSE)、相对定位误差(RPE)、贝塞尔均方误差(BMSE)等重要性能评价指标上均有明显提高。

基于蒙特卡罗法的卫星热模型参数敏感性分析研究

采用蒙特卡罗法对影响卫星设备温度的随机参数进行了敏感性分析,并通过计算相关系数从中甄别出关键参数。结果表明卫星表面涂层热光学性质对设备温度的影响较大,热功耗对设备温度的影响较小,接触换热系数对设备温度的影响与安装方式有关。分别计算了各个设备关键参数同时变化、非关键参数同时变化的温度结果,将其与全部参数同时变化的温度结果进行了对比分析,从而验证了所得出的关键参数的合理性。分析结果对热模型修正具有指导意义。

用卫星资料反演中国西北地区东部蒸散量的遥感模型

根据定西干旱气象与生态环境试验基地的麦田微气象观测和研究区的124个气象站常规资料，结合NOAA-16／AVHRR的资料，采用地表能量平衡算法的卫星遥感模型估算了中国西北地区东部4—8月的日蒸散量及其区域分布，并按气候和土地利用类型分别统计灌溉农田、干旱草地、冬春小麦农田、针阔混合林、常绿林和沼泽草甸等不同地表的蒸散量平均值和标准差，揭示了作物不同生育期自南到北由湿润的常绿林区至半干旱雨养农田直到干旱的荒漠地带的蒸散递减的分布特征。模型探索了卫星遥感无法得到近地层气温的难点，从而提高计算精度。经试验区54站蒸发皿推算的日蒸散量检验，相对误差为16．6％，与定西用LI7500型CO2／H2O通量仪实测的日蒸散量误差仅16．2％。结果表明计算的蒸散量与实测值在整个试验区内有良好的一致性。

利用最小二乘直接法反演卫星重力场模型的MPI并行算法

针对海量卫星重力数据反演高阶次地球重力场模型的密集型计算任务与高内存耗用问题,基于MPI实现了最小二乘直接法恢复高阶次位系数的并行算法。引入并行读写、分块存储与分块计算等方式完成了设计矩阵的构建、法方程的形成与求解等密集型计算任务的并行算法,数值计算结果表明三者的并行相对效率峰值可分别达到95%、68%、63%。利用GOCE轨道跟踪和径向扰动重力梯度数据(共518 400个历元)分别反演了120、240阶次地球重力场模型,计算时间仅为40min、7h,内存耗用峰值仅为290MB、1.57GB;采用与GOCE同等噪声水平的观测数据恢复的重力场模型精度与GOCE已发布模型的解算精度相一致,联合GRACE和GOCE的解算模型能够实现二者独立信息的频谱互补,表明本文方法可高效稳定地恢复高阶次地球重力场模型。

湖北省卫星云图短时暴雨概念模型研究

利用FY-2C卫星云图,结合GMS、GOES卫星云图资料和高空、地面常规观测资料,针对2003—2008年湖北省内出现的主要区域性暴雨过程,分析引发暴雨的中尺度对流云团发生、发展、成熟与消亡的典型特征。在此基础上,总结提炼出在暴雨短时预报时效(0～12h)上,根据暴雨发生的不同大尺度环流背景和暴雨云团的演变特征,可建立5种卫星云图模型,即低涡冷槽东移型、冷切变南压型、春季暖倒槽型、梅雨锋切变型和台风西移型;湖北省短时暴雨云团主要发生在切变云带内,春季暖倒槽型和低涡冷槽东移型中,切变云带呈东北—西南向,暴雨云团沿东北—西南向发展,冷切变南压型和梅雨锋切变型中,切变云带呈准东西向,暴雨云团沿准东西向发展。

Galileo卫星导航系统广播NeQuick模型及其参数拟合

提出了基于IGRF模型的Galileo广播NeQuick模型及其参数拟合算法,解决了Galileo信号仿真中地理场景映射与地磁坐标下的电离层延迟修正参数拟合问题.应用IGRF模型,可计算出任意给定位置和时间点的地磁参数以及E层、F_1层、F_2层的电子密度,从而计算出Galileo电离层修正参数.仿真结果表明,该算法拟合的全球电离层延迟与IGS提供的实际观测值基本一致,仿真精度高于一般的经验电离层模型,实现了Galileo卫星信号的电离层延迟修正参数的精确仿真.

暴雨分级卫星云图模型和模式识别

详细分析了1982年到1998年各种暴雨过程的卫星云图,归纳出了暴雨分级卫星云图模型。对卫星云图模型进行了图象处理,提取出了卫星云图模型的纹理、结构、灰度等特征,用统计与句法相结合的方法进行模式识别,效果良好。

北斗卫星天线相位中心改正模型精化及对精密定轨和定位影响分析

针对BDS-2和BDS-3卫星联合精密定轨和精密定位中高精度BDS-2 IGSO/MEO卫星天线相位中心改正在轨估计模型的缺失问题,本文采用了改进的PCV和z-offset参数估计方法,精化了BDS-2 IGSO/MEO卫星B1I/B3I无电离层组合PCC模型。数值验证结果表明:相比北斗官方发布的PCO地面标定值,本文精化的PCC模型使得精密轨道SLR残差的STD减小了0.6~2.4 cm,改善百分比为8.6%~33.3%;基于本文精化的BDS-2和已有BDS-3卫星精化的PCC模型使得精密定位浮点解在高程方向显著提升了9.5 mm(37.2%)。

一种适用于非城市区域的卫星移动信道统计模型

本文提出了一种适用于非城市区域的卫星移动信道统计模型—莱斯 K模型 ,采用K 分布来描述由于遮蔽引起的接收信号包络的缓慢变化 ,用莱斯分布来描述包含直视信号分量 (主径 )在内的多径快衰落 ,得到了接收信号包络的概率分布和误比特率 .在此基础上 ,本文利用样本矩对莱斯 K模型参数进行了估计并对参数估计性能进行了评价 .最后 ,本文利用实测数据对模型进行了验证 .

卫星数传接收规划模型与算法研究

作为对地观测卫星任务执行的两个重要阶段之一,数传接收的规划任务是一个具有多时间窗口、多优化目标和多资源约束的NP-Hard优化问题。中继星的引入为数据全天候近实时传输提供可能,同时也为数传规划提出新的问题。本文主要完成两项工作:第一,建立风险控制的卫星数传接收规划模型;第二,阐述基于遗传禁忌的模型求解方法,进一步采用分布式并行求解策略,改善了求解算法的收敛速度和鲁棒性。最后,通过STK提供基础仿真数据,验证了本文规划模型和求解算法的有效性。

GPS/BDS卫星姿态异常对PPP相位缠绕的影响及其改正模型

在精密单点定位中,相位缠绕是一项不可忽略的误差。相位缠绕的计算严格依赖于卫星姿态的确立,不同的卫星类型产生不同的异常。本文给出了卫星在正常情况下的姿态模型和在异常情况下的姿态改正模型。使用真实数据测试以验证本文所提出模型的正确性。观察滤波收敛后出现异常情况的卫星观测值的残差,结果表明:在异常时期残差最大可能超过20 cm,然而使用本文的改正模型,残差可降低到5 cm以下。使用不同分析中心的精密轨道和钟差产品,效果存在微小差异。II/IIA卫星通过地影区域的时间最长可达1 h,此期间卫星姿态完全受航向角偏差(II/IIA为+0.5°)控制,出了地影区域后30 min,姿态难以模型化,因此这30 min的观测数据不建议采用。

多星座GNSS卫星轨道模型简化方法研究

为提高多星座GNSS卫星轨道模型的可视化效率,从卫星椭圆轨道的近似,统一同一星座卫星轨道半长轴长度,基于K-means算法对升交点赤经数据进行聚类划分与重新赋值这3个方面对模型进行了简化,并进行了仿真计算.仿真结果表明,该方法的采用显著减少了需要显示的轨道数量,减少了完成模型渲染所需的时间,提高了每秒显示帧数.多星座GNSS卫星轨道模型的可视化效率得到明显提高.

基于两状态窄带陆地移动卫星信道模型及射频GNSS信号模拟器的动态模拟改进算法分析

陆地移动卫星信道模型是一种用于描述卫星——移动接收机信道特征的信道模型,常用于通信及导航信道模拟。基于已有的两状态窄带陆地移动卫星模型,探讨并分析了在此基础上改进的模型以支持GNSS模拟器的动态模拟环境。

卫星立体模型在输电线路终勘定位中的应用

随着测绘科学技术的不断发展,数字航空摄影测量、激光雷达、无人机航拍等新技术已逐步应用到输电线路测量中,但目前很少有利用卫星遥感影像进行输电线路终勘定位,本文分别通过对卫星遥感影像技术与工测生成的断面图来进行对比分析,实验表明该技术取得了较好的效果。

卫星运动模型与玻尔能级模型的比较研究

通过经典物理的天体运动模型与量子化玻尔能级模型对比,认识万有引力定律、库仑定律的共同点和不同点,找到卡文迪许扭秤与库仑扭秤装置的区别和联系,对比二者适用范围、轨道速度变化、轨道能量、轨道如何调整、实际应用,培养学生建立物理模型、归纳总结模型、对比模型的能力。物理模型就是一个个物理原理的直观表现,用模型法教授、归纳物理知识点简单直观,使抽象问题变得更为形象。本人试探着进行一些物理模型教学,对比思考模型对于处理难理解的知识点的效果。

空间信息传输模型设计

空间信息传输是空间信息获取和应用的纽带。空间信息传输模型是空间信息系统仿真应用中的关键环节之一,它包括了通信卫星模型和链路模型,链路模型包括星间链路和星地链路。论文分析了通信卫星模型和链路模型的特点,阐述了模型设计的主要思路。论文分析并计算了通信卫星实体的空间位置和速度属性,设计了通信卫星对空间通信节点和地面通信节点的覆盖计算模型,对空间链路和星地链路的可通性、误码特性和传输时延等主要指标的计算进行了描述。文中各模型均按照HLA思想设计,具有可重用性,可应用于多种模拟系统。

部分充液卫星的非线性稳定性和动力学分析

针对简化了的部分充液卫星模型,分析了系统的非线性稳定性,指出了系统发生Hopf分岔的临界参数,并用中心流形方法研究了其稳定性.最后,通过相平面轨迹和基于最大Lyapunov指数的参数图,分析了系统的非线性机制.

卫星重力梯度反演研究进展

对比空域法、时域法、直接法、解析法等卫星重力梯度反演法的优缺点,并综述国内外卫星重力梯度反演法的研究进展,对比了目前国际公布的GOCE地球重力场模型精度。结果表明,在210阶内,GO_CONS_GCF_2_DIR_R4模型精度较GO_CONS_GCF_2_SPW_R1模型精度平均提高8.883倍;在250阶内,GO_CONS_GCF_2_DIR_R4模型精度较GO_CONS_GCF_2_TIM_R1模型精度平均提高4.388倍;由于直接法不依赖于任何先验地球重力场模型,理论框架严密,因此地球重力场反演精度最高。

星载GPS低轨卫星跟踪数据的建模与仿真

在研究星载GPS低轨卫星系统的基础上,建立了星载GPS低轨卫星跟踪数据的仿真模型,编制了相应的计算机程序。仿真模型包括卫星参数模型、动力学模型和观测误差模型。仿真计算表明,卫星参数模型和动力学模型真实地反映了卫星的运动规律;误差模型反映了观测环境对信号的传播影响。同时可以调节和选择仿真模型的参数,仿真采用不同高度、具有不同星体参数的低轨卫星和具有不同误差大小的跟踪数据,这对于论证星载GPS定轨方案、评价定轨算法、设计GPS接收机等有一定的实用价值。