北斗/INS深耦合接收机基带滤波器设计

随着北斗导航系统的组网,北斗/INS深耦合接收机的研制具有重要价值。传统的接收机基带滤波环路通常为相互独立的载波环路滤波器与码环路滤波器,码环路无法充分利用载波环路的信息,因此码环的动态性能受到限制。设计了载波/码组合滤波器,将载波环与码环的测量信息在一个滤波器内进行耦合,实时估计码相位、载波相位、多普勒频移与其变化率。通过北斗B3频点实际静态数据和GNSS模拟器采集的卫星-用户视线方向40g高动态数据进行离线跟踪测试,载波/码组合滤波环路可跟踪40g高动态信号,且静态数据的跟踪精度相比传统滤波环路提高27%。上述算法成功应用于基于Xilinx平台的卫星信号处理设备在线跟踪。提出的组合滤波器结构简单,测试有效,为北斗/INS深耦合接收机的工程实现提供参考。

基于流-固-热耦合的深部煤层气抽采数值模拟

为了提高深部煤储层产气规律预测准确性、减小气井设计误差,分析了深部煤储层特征参数随埋深的变化规律,针对目前煤层气研究忽略了温度、地下水等因素问题,基于已建立的深部煤层气抽采流-固-热耦合模型,进行深部煤层气抽采数值模拟,分析不同地应力、初始渗透率、储层压力和温度等深部特征参数以及不同埋深条件下煤层气抽采的储层参数和产气演化规律。结果表明:渗透率变化为地应力增加、温度降低和煤层气解吸引起的煤基质收缩效应与储层压力降低引起的煤基质膨胀效应的综合竞争结果;随着煤层气和水被采出,储层温度降低和煤层气解吸占主导,储层渗透率升高;地应力对深部储层渗透率比例的变化起着主要作用,初始渗透率对产气速率起着控制作用;当煤层埋深小于临界埋深时,产气量随埋深逐渐增加,达到临界埋深后,产气量随埋深逐渐降低;低渗透率是制约埋深超千米的气井高产的关键。

UKF在深组合GPS/INS导航系统中的应用

采用联邦滤波的深组合GPS/INS导航系统预滤波器量测模型具有很强的非线性,导致扩展卡尔曼滤波(EKF)的预滤波器估计精度不高。Unscented卡尔曼滤波(UKF)方法是一种非线性分布近似方法,它使用有限数量的sigma点去逼近整个非线性动态系统的分布可能,从而避免了对非线性测量模型进行线性化,具有较高的精度和较好的鲁棒性。在分析深组合导航系统预滤波器模型和UKF原理的基础上,设计了基于UKF滤波算法的预滤波器,对码相位误差、载波相位误差、载波频率误差、载波频率变化率等参数进行估计,同时将UKF和EKF算法进行了仿真比较。结果表明,在深组合导航系统中使用UKF滤波比EKF有更高的导航定位精度。

深埋软岩巷道破坏机理与控制技术研究

基于闫布煤矿主下山巷道的地质条件和破坏特征,分析了巷道围岩变形破坏机理,提出了巷道围岩稳定性控制对策及支护备选方案。采用数值模拟方法对5种不同方案进行了优化选择和耦合设计,提出了由初次高性能锚网喷支护、二次注浆及底板锚注支护形成的耦合支护方案,并给出了详细的技术参数。通过耦合支护进行修复加固,可实现与巷道围岩的共同承载,提高支护结构的整体性和承载能力。工程试验结果表明:该耦合支护技术有效地控制了巷道变形,技术经济效益十分显著,为矿井的安全高效生产创造了条件。

基于动-静应力耦合的深埋隧道岩爆灾害控制

岩爆灾害严重威胁着施工人员及设备的安全,影响施工进度,已经成为硬岩隧道勘测设计及施工组织中必须考虑的重要问题之一。到目前为止,岩爆控制领域已取得了若干重要进展,但这些进展主要是建立在岩石静力学理论基础之上的,据此提出的大部分措施的控制效果还不甚理想,与从根本上控制岩爆还有较大距离。完整硬脆性岩体、较高地应力和一次或多次动力干扰应该是岩爆发生的3个必要条件,岩爆控制应综合考虑动-静应力的耦合效应。基于动-静应力耦合的岩爆控制已经引起部分学者的关注并已取得一定进展,但还缺乏深入研究。开展基于动-静应力耦合的深埋长大隧洞岩爆灾害控制研究具有重要的理论意义和实用价值。

北斗/INS组合导航关键技术分析

组合导航系统有利于充分利用各导航系统进行信息互补与信息合作,成为导航系统发展的方向。在所有的组合导航系统中,以GPS与惯性导航系统INS组合的系统最为理想,而深组合方式是GPS与惯性导航系统(INS)组合的最优方法。鉴于GPS的不可依赖性,北斗卫星导航系统与INS的组合是组合导航系统的发展趋势,研究其组合模式具有重要意义。通过分析、评述国外INS/GPS深组合导航系统的发展现状,提出我国自主研制INS/北斗深组合导航系统需要解决的关键技术。

砂质海床中锚板基础水平振动动力特性研究

基于埋置在耦合海水–海床半空间中刚性、无重量圆盘基础的水平振动动力阻抗[1],简单讨论了海洋工程中常用的承受竖向拉力的、有自重的锚板基础在水平波浪动荷载下的振动情况。给出了计算深埋锚板基础在发生共振时的共振频率和放大系数的简化计算公式。最后通过采用实际的海床砂土参数及锚板参数,得出了只要锚板的厚径比满足一定的要求,深埋锚板基础一般不会发生共振的结论。对于真实的深埋锚板基础,这个厚径比要求一般是较容易满足的。此外,锚板水平位移对低频海洋波浪水平荷载的频率变化并不敏感,最大水平位移发生在频率为0即静载情况下。本文结论对于理解海洋工程中锚板基础在水平波浪荷载作用下的振动特性有所帮助。

RNSS/INS深耦合高动态导航接收机测试方法研究

卫星导航和惯性导航采用深耦合方式实现导航作为世界上最先进的导航形式,在国防中的应用越来越广泛,但其在高动态下的性能需要验证。当前针对深耦合高动态下导航接收机的测试研究较少,本文介绍了基于卫星信号模拟器的测试系统组成及测试用高动态场景,运用模拟测试原理,通过对导航接收机在高动态下定位速度和跟踪灵敏度的测试及其结果分析,验证了导航接收机的深耦合功能,对此类接收机的测试方法进行了初步探究。

基于惯性坐标系旋转调制的INS辅助跟踪环路误差分析

通过分析IMU标度因数引起的INS/GNSS组合导航系统辅助跟踪环路误差的特点,采用基于惯性坐标系的旋转调制方法抵消INS器件的标度因数误差,从而抑制了辅助跟踪环路误差。为提升整个INS/GNSS组合导航系统的性能提供了一种解决方案。

GPS/SINS深组合导航技术综述

介绍了GPS/SINS深组合导航系统的技术发展历程。与传统的标量跟踪相比,阐述了基于矢量跟踪的深组合导航系统的关键技术及优劣势。按照导航系统结构和信息处理方式的不同,将GPS/SINS深组合导航系统分为集中式、相干分布式和非相干分布式,分析对比了这三种主要深组合模式的性能特点。论述了GPS/SINS深组合导航系统的发展现状,指出了深组合未来的研究方向和发展趋势。

北斗/惯性深耦合接收机速度误差特性研究

北斗/惯性深耦合接收机利用了惯性辅助和微惯性器件误差实时补偿技术,具有更好的高动态适应性与抗干扰能力。深耦合接收机中,惯性测量模块与接收机模块的信息相互利用,形成了2个闭合的误差传递通道:位置通道和速度通道。针对速度通道分析了误差传递特性。首先,考虑了三阶锁相环所实现的载波跟踪环路,在对组合滤波器进行简化的基础上,建立了速度通道的传递函数模型;然后,推导了惯性辅助误差到接收机速度误差的传递关系,分析了其误差特性;进一步将惯性辅助误差分为由惯性器件误差和由辅助信息更新率低引起的误差,分别分析了它们对接收机速度误差的贡献。分析结果表明:1)惯性辅助误差到接收机速度误差的传递模型表现为高通特性;2)由惯性器件误差所引起的速度误差,因受载波跟踪环路滤波器的作用而大大减小;3)比较而言,由辅助信息更新率低所引起的速度误差更为显著。

机炉深度耦合系统设计与试验中的锅炉效率失准问题及对节煤效益影响分析

在机炉深度耦合系统设计及试验中,节能效益计算存在较大争议,原因在于对锅炉效率定值或计算的失准。为此,分析了问题的主要根源,并从理论和应用方面进行了探讨。分析了工程应用项目及《火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算方法》(DL/T 2169—2020)中存在的问题,指出现行标准中的锅炉效率计算方法用于机炉深度耦合系统时存在一定误区。提出的“质量平衡/热平衡/传热”一体化计算法则、“等效可比排烟温度”判据指标和以“锅炉效率/汽轮机热耗耦合”作为整体节能效益评判依据的理念,为研究解决锅炉效率计算/定值失准问题提供了新思路。研究成果为指导实际工作提供了参考,对于正确制定相关规程规范和应用也具有提示意义。

高动态地基伪卫星接收机载波跟踪技术

针对地基伪卫星系统接收信号接收载噪比和频率激励特点,分析了三阶锁相环的载波跟踪能力,在高动态条件和接收机接近离去伪卫星等过程中,有限的载噪比和接收信号的高阶频率激励将导致三阶锁相环失锁。为提高伪卫星系统接收机在高动态条件下的载波跟踪能力,提出一种惯导/伪卫星接收机深耦合载波跟踪方法,基于惯导输出的高频定位、速度信息和伪卫星位置信息估计接收信号的频率偏移并进行补偿。仿真实验表明,接收机在不高于10 g加速度直线运动下接收邻近伪卫星信号,深耦合算法具有相对更为稳定和精确的载波跟踪能力。

一种快速深层固化的脱醇型有机硅灌封胶的制备

以107胶为基胶,以硅微粉、钛白粉为填料,以甲基三甲氧基为交联剂、钛酸酯络合物为催化剂,制备了一种单组分快速深层固化的脱醇型有机硅灌封胶,并研究了催化剂浓度及用量,交联剂、快速固化剂的用量对灌封胶固化性能的影响。该灌封胶表干时间为12 min,24 h深层固化厚度达3.85 mm,完全固化只需3 d,具有快速固化的特点。

惯性信息辅助卫星接收机跟踪环路研究

主要研究惯性信息辅助卫星接收机跟踪环路的结构形式，分析惯性信息辅助后卫星接收机的等效带宽和动态跟踪性能。通过仿真验证表明，采用惯性信息辅助能够有效提高卫星接收机在高动态、强干扰条件下的跟踪性能。

基于矢量跟踪的MEMS-SINS/GNSS深组合导航系统

针对在载体高动态运动时,由Doppler频移剧烈变化而导致的MEMS-SINS/GNSS组合导航系统精度降低的问题,修正了GNSS卫星信号模型,设计了一种深组合导航通道滤波器,并形成了完整的深组合导航方案。基于矢量跟踪结构的深组合导航方案,通过滤波器对载体的导航参数进行估计,将相互独立的各通道信息结合起来,并利用各卫星位置之间的关系,提高了高动态环境中的跟踪能力。仿真结果表明,基于矢量跟踪结构的深组合导航方案可以有效减少高动态对导航精度的影响,提高组合导航系统的输出精度。