留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2011年  第31卷  第6期

推荐
A Review of Density Holes Upstream of Earth's Bow Shock
G K Parks, E Lee, N Lin, J B Cao, S Y Fu, J K Shi
2011, 31(6): 693-704. doi: 10.11728/cjss2011.06.693
摘要:
Larmor size transient structures with density depletions as large as 99% of ambient solar wind density levels occur commonly upstream of Earth's collisionless bow shock. These “density holes” have a mean duration of 17.9±10.4 s but holes as short as 4 s have been observed. The average fractional density depletion (δn/n) inside the holes is 0.68±0.14. The density of the upstream edge moving in the sunward direction can be enhanced by five or more times the solar wind density. Particle distributions show the steepened edge can behave like a shock, and measured local field geometries and Mach number support this view. Similarly shaped magnetic holes accompany the density holes indicating strong coupling between fields and particles. Current densities as large as 150 nA·m-2 are observed at the leading compressed edge. The waves are elliptically polarized and rotating in the sense of ions (left hand) in the plasma frame. The waves appear to grow and steepen as the density holes convect with the solar wind toward the Earth. The transient nature of density holes suggests that the temporal features could represent the different stages of nonlinear evolutionary processes that produce a shock-like structure. The density holes are only observed with upstream particles, suggesting that back-streaming particles interacting with the solar wind are important. The significance of these observations is still being investigated.
日球层物理和太阳系探测
月球表面太空风化作用及其效应
付晓辉邹永廖郑永春欧阳自远
2011, 31(6): 705-715. doi: 10.11728/cjss2011.06.705
摘要:
太空风化作用普遍发生在月球、小行星等一些无大气层的天体表面, 主要包括太阳风离子辐射和微陨石撞击等作用. 通过对真实月球样品太空风化作用的研究成果以及低能离子和激光照射等地面模拟实验结果的系统综述和分析, 重点分析了月壤颗粒中非晶质层和纳米铁的成因, 指出太空风化研究中存在的太阳风离子辐射和微陨石撞击贡献难以区分及模拟实验模拟效果尚不充分的问题.进而提出月球太空风化研究不能简单套用其他天体的模型, 并建议未来开展更多月球和陨石样品的精细化学分析.
厘米-分米波段Ⅲ型爆发的统计分析
马媛, 谢瑞祥, 郑向民, 汪敏, 颜毅华
2011, 31(6): 716-724. doi: 10.11728/cjss2011.06.716
摘要:
统计分析了太阳第23周期间(2000年7月至2004年9月)在625~1500,MHz,2600~3800,MHz和5200~7600,MHz范围频谱仪观测到的Ⅲ型射电爆发. 给出了Ⅲ型爆发的分布、寿命、频率漂移率、偏振度和频率带宽. 结果显示, 频率漂移率和频率带宽的平均值随频率的增加而增大, 寿命和偏振度的平均值既不是常数也不是在宽频延伸上保持均匀不变的.最多的Ⅲ型爆发分布在625~3800,MHz范围内, 且随频率的增加而增多. 分析表明, 电子加速和能量释放地点主要是在分米波范围内, 这个频率范围的特征可能与分米波段上的磁位形有关, 并且与主耀斑地点附近磁重联区中的电子加速有关. 然而, 还有相当数量的Ⅲ型爆发发生在5200~7600,MHz范围内, 这个特征表明电子加速的地点是在一个日冕的宽范围中. 关于厘米relax-relax 分米波段Ⅲ型爆发的辐射机制最可能包含相干的等离子体辐射或电子回旋脉泽辐射过程.
行星际磁云与日球电流片相互作用的实例分析
冯翔, 魏奉思, 冯学尚
2011, 31(6): 725-738. doi: 10.11728/cjss2011.06.725
摘要:
基于1995-2007年Wind飞船观测到的105个磁云事件, 按照磁云在地球附近是否与日球电流片发生碰撞, 将其分为碰撞和未碰撞两类, 得到初步分析结果. ①可能与日球电流片发生碰撞的磁云事件有51例, 约占事件总数的49%; ②发生碰撞时, 磁云与日球电流片之间的相互作用区内呈现动力学相互作用增强的趋势, 例如多呈现局部的磁场方向间断结构(或称局域电流片结构), 伴随磁场强度下降、质子温度升高、部分质子速度分量出现跃变, Langmuir波或100~250,kHz的离子声波出现增强,这些现象可能与碰撞相互作用区域内发生的磁重联有关; 没有碰撞时这些特征一般不明显; ③至少有15个事例中, 磁云前后背景磁场的极性相反, 或磁场极性反转的位置位于磁云内部, 显示磁云可能正在跨越电流片运动; ④在几个磁云事件中发现磁云的亮环和亮核纤维结构. 这些极为初步的分析结果有利于了解磁云与日球电流片之间的相互作用过程.
2009年6至7月华南地区电离层TEC扰动研究
黄江, 邓柏昌, 徐杰, 黄林峰, 刘伟峰, 赵文
2011, 31(6): 739-746. doi: 10.11728/cjss2011.06.739
摘要:
电离层TEC (Total Electron Content)扰动与多种扰动源相关联. 2009年6至7月期间存在地震和日全食的扰动源. 利用广州地区GPS监测网在2009年6至7月连续监测到的TEC数据, 通过采用前15天数据的滑动窗口对数据进行处理, 从时间序列和空间分布两方面分析了华南地区电离层TEC扰动特征. 结果显示, 2009年6至7月华南地区电离层TEC扰动和该时期发生的地震以及日全食事件可能有关联; 2009年7月多个地震发生引起的电离层扰动特征为, 震前出现的是正异常, 发震当天或震后有可能是正异常, 也有可能是负异常; 7月22日日全食当天TEC扰动为正异常, 推测该正异常是地磁活动、地震活动及日全食综合效应的结果.
相似预报法在电离层TEC短期预报中的应用
翁利斌, 方涵先, 解妍琼, 杨升高
2011, 31(6): 747-753. doi: 10.11728/cjss2011.06.747
摘要:
引入相似离度衡量样本间的相似程度, 并利用相似预报法对厦门一个GPS台站2004年电离层TEC观测数据进行了24,h预报试验. 结果表明, 预报相对误差与地磁活动水平密切相关, 地磁扰动条件下相对误差明显高于地磁平静时刻; 预报相对平均误差为18.022%, 地磁扰动时为44.896%, 地磁平静条件下为11.676%; 预报相对误差在10%, 20%, 30%, 40%以内的累积比例分别为38.209%, 65.075%, 84.984%,90.448%. 如果使用中纬地区或地磁平静期间的电离层TEC数据, 预报效果会更好.
利用COSMIC数据构建的全球垂直TEC图的验证研究
雷霄龙, 符养, 薛震刚, 杜晓勇, 严卫, 鲁旭
2011, 31(6): 754-764. doi: 10.11728/cjss2011.06.754
摘要:
在日固坐标系(地磁纬度和地方时)下, 累积地方时过去24h的COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology Ionosphere andClimate)观测资料, 通过对110$sim$750km高度范围内的电子密度进行数值积分得到各掩星点的垂直TEC值, 进而利用Kriging方法插值产生近实时的全球地方时MAGLat2.5°×2h的COSMIC TEC图. 利用2008年1月1日至2010年6月30日共30个月的COSMIC数据, 逐日构建COSMICTEC图, 将其与全球导航卫星系统服务组织(International GNSS Service,IGS)发布的全球电离层TEC图(Global Ionospheric Maps, GIMs)以及OSTM/JASON-2卫星高度计观测值分别进行比对,证明利用COSMIC掩星资料构建全球电离层垂直TEC图是可行的.
中国南京地区L波段电离层闪烁初步统计分析
杨升高, 方涵先, 翁利斌, 徐振中
2011, 31(6): 765-770. doi: 10.11728/cjss2011.06.765
摘要:
利用南京地区2008年11月至2009年10月电离层闪烁监测数据, 统计分析了该地区一年间L波段电离层幅度闪烁发生率的逐日变化、逐月变化、地方时变化和空间分布等特征. 统计结果表明, 在此期间, 南京地区L波段电离层幅度闪烁活动比较平静, 主要以0.1<S4<0.2的闪烁为主, S4>0.2的闪烁很少发生.不同强度幅度闪烁表现出一致的时间变化和空间分布特征, 2008年11月为最小,2009年6月、8至10月闪烁发生率都有明显的增强, 在10月达到最大, 在8月和10月的S4>0.2的闪烁主要出现于正午到日落前这段时间; 对于闪烁的空间分布, 单站一年数据统计显示, 测站北向闪烁的发生频率高于南向, 但该统计结果需要更多的数据样本进行进一步的验证.
厦门电离层垂测仪电子浓度剖面最优插值同化的初步建立
王勇, 林兆祥, 余涛
2011, 31(6): 771-777. doi: 10.11728/cjss2011.06.771
摘要:
最优插值(Optimal Interpolation, OI)同化是一种利用最小二乘法使分析误差方差极小化的方法. 提出并建立了一种电离层一维剖面最优插值的同化方法. 借鉴及参考气象的同化方法, 基于最优插值方法, 采用厦门电离层垂测仪2009年6至8月观测数据和一维电离层理论模式(IGGCAS1D)背景值来构建误差协方差, 并进行同化试验和分析预报. 结果表明方法可靠, 没有出现同化时背景数据与观测数据偏离较大的问题, 同化后所得结果与观测数据符合较好.
青岛上空中层大气密度和温度的激光雷达探测
王晓宾, 孙树计, 陈春, 陈金松, 许正文
2011, 31(6): 778-783. doi: 10.11728/cjss2011.06.778
摘要:
介绍了中国电波传播研究所瑞利散射激光雷达系统的结构和性能, 阐述了激光雷达探测中层大气密度和温度的工作原理, 给出了青岛地区中层大气密度和温度的初步探测结果. 通过与卫星、探空气球和大气模式数据的结果对比, 验证了激光雷达探测大气温度的可靠性. 基于2008-2009两年的观测, 获得了青岛地区上空中层大气温度的季节变化和平均分布. 激光雷达观测结果表明, 青岛地区平流层温度比CIRA86模式结果高, 且二者偏差呈夏秋季小、冬春季大的特点, 中间层温度则正好相反.
Fabry-Perot测风干涉仪数据处理
韩威华, 吕建工, 王咏梅, 杜述松
2011, 31(6): 784-788. doi: 10.11728/cjss2011.06.784
摘要:
针对自主研制的星载法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot Interferometer,FPI)样机, 介绍了Fabry-Perot (F-P)的测风原理和风速反演算法, 阐述了F-P测风干涉数据的自动化处理方法, 包括干涉条纹图像滤波、分割、细化和特征数据的提取.滤波包括中值滤波和背景补偿, 分割采用区域平均灰度值阈值法, 借助数学形态学计算填充和消除二值化条纹的断裂点和毛刺. 最后, 按照骨架提取思想细化成干涉条纹线条, 提取其特征数据. 应用VC++编程语言开发软件平台, 对上述F-P测风仪数据自动化处理方法进行了验证, 结果表明其可行性高、适应性强.
空间探测技术
相对差分单向测距(ΔDOR)技术在探月工程中的应用研究
丁溯泉, 李海涛
2011, 31(6): 789-793. doi: 10.11728/cjss2011.06.789
摘要:
相对差分单向测距(ΔDOR)是一种高精度测角技术, 在深空探测任务的高精度测定轨方案中得到广泛应用. 介绍了ΔDOR测量的基本原理及CCSDS (国际空间数据系统委员会)关于ΔDOR测量的相关标准. 针对中国探月工程月面软着陆任务提出的高精度测定轨要求, 分析了ΔDOR测量的信号形式、工作模式以及测量精度, 推导了解模糊过程. 研究表明,ΔDOR测角精度达到25nrad, 对应到月球上的距离约为10m.
基于lipschitz非线性滑模观测器的卫星故障检测
王征, 李言俊, 张科
2011, 31(6): 794-799. doi: 10.11728/cjss2011.06.794
摘要:
航天器模型存在非线性问题, 但其小角度在轨运行时满足lipschitz条件,可以在这种情况下进行故障检测, 提高系统的安全性. 应用滑模非线性观测器, 针对多执行器设计了多通道故障检测观测器, 通过Lyapunov函数对其收敛性进行证明. 结果表明, 观测器不仅能够实现故障检测, 还能够实现故障的隔离, 并利用反证法进行了说明. 应用线性矩阵不等式, 给出了观测器参数的求解, 进而对卫星建模及仿真, 与线性化方法进行比对, 验证了算法的有效性.
一种评估空间环境下半导体材料损伤的模拟方法
于颢, 王治强, 王文彬, 刘薇
2011, 31(6): 800-807. doi: 10.11728/cjss2011.06.800
摘要:
提出了一种模拟空间环境下半导体材料晶格损伤速率的方法, 计算了375km轨道高度不同纬度空间位置的飞行器模型中硅片产生晶格损伤的速率. 本方法考虑了宇宙射线的质子、正负电子、中子和γ射线成分, 建立了简单的多层飞行器结构模型, 并通过模拟给出了芯片上氕、氘、氚、氦、正负电子、正负π介子、γ射线及中子的损伤结果. 相比给出材料中的非电离能量损失, 更进一步给出了晶格损伤的产生速率, 为半导体器件的可靠性评估提供了进一步的参考数据.
交变电场清除介电颗粒的作用
孙志斌, 刘雪峰, 王超, 叶经纬, 蒋远大, 赵清, 翟光杰
2011, 31(6): 808-813. doi: 10.11728/cjss2011.06.808
摘要:
电帘除尘被认为是最有可能在深空探测中应用的除尘方法之一. 利用电动力学基本理论分析了平行电极清除颗粒的条件, 引入克服范德瓦尔斯力对颗粒运动影响的临界悬浮电压判据, 并获得了该除尘临界电压与交流电频率之间的关系. 理论计算和实验结果表明, 在频率较低和较高的情况下, 临界电压取决于不同的物理机制.
DC/DC变换器在航天器二次电源中的应用
王小朋, 于平, 李东景, 齐心达
2011, 31(6): 814-820. doi: 10.11728/cjss2011.06.814
摘要:
DC/DC变换器以其可靠性好、集成度高、体积小、效率高等特点, 在航天工程二次电源系统中得到广泛应用. 但是在DC/DC直流变换过程中容易引入或形成各种干扰噪声, 不仅直接影响供电质量, 而且影响航天器的技术性能及指标. 为解决干扰问题, 提高二次电源的可靠性, 结合航天器实际任务, 讨论分析了DC/DC变换器设计应用中的关键技术, 主要包括软启动设计、滤波设计、EMC设计、可靠性设计、抗辐照设计等. 综合采取上述措施后, 二次电源的可靠性大大提高, 浪涌电流减少至原来的1/20, 输出纹波减少至原来的1/4.通过对二次电源输出电压线的传导发射测试(CE)和二次电源机箱的辐射发射测试(RE), 发现其测量值均低于标准中规定的极限值. 实验结果及工程实际应用结果表明, 所提出的设计方案具有良好的效果.
漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊小波神经网络控制
黄登峰, 陈力
2011, 31(6): 821-828. doi: 10.11728/cjss2011.06.821
摘要:
讨论了本体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机械臂系统协调运动的动力学控制问题. 根据系统位置几何关系、动量守恒关系和第二类拉格朗日方程, 建立漂浮基空间机械臂系统的动力学方程. 在此基础上, 针对系统参数未知的情况, 设计了一种采用小波基函数作为模糊隶属度函数的模糊神经网络控制器, 以控制空间机械臂的本体姿态和机械臂两关节铰协调地完成各自在关节空间的期望运动. 其特点是不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系, 甚至不需要知道系统参数;而且网络权值是采用反向传播算法根据误差进行在线学习, 使模糊神经网络获得更强的自学习和自适应能力, 同时也节省了离线学习的时间. 系统数值仿真的结果证实上述控制方案是行之有效的.