基于BRDF的在轨卫星反射特性

基于卫星的背景特性、材料特性、轨道特性及太阳帆板与卫星本体的相对运动特性,研究了在轨卫星的可见光反射特性.实验测量了三种卫星表面常用材料典型角度的双向反射分布函数,并构建了三种材料改进的SunBRDF模型.提出了一种单自由度运动的太阳帆板入射光线矢量计算方法.根据卫星的几何尺寸和表面材料特性,仿真获得了在轨卫星不同观测...     

在轨卫星红外辐射周期性特征建模与计算

卫星红外特征的研究对于卫星红外探测与识别以及卫星红外隐身设计都具有重要意义。论文首先计算了卫星的轨道辐射热流,接着计算了卫星各个表面的温度随轨道运行周期的变化,在此基础上计算了卫星各表面的自身辐射的红外辐射以及反射环境的红外辐射,由此建立了计算卫星红外周期性特征的数理模型,并以某轨道上六面体卫星为例,数值计算了卫星六个不同表面在中红外和远红外两个大气窗口的周期性红外辐射特征,相关结果可为卫星红外探测识别以及红外隐身设计提供参考数据。     

基于涂层性能退化的卫星红外辐射灵敏度分析

由于卫星表面热控涂层在空间恶劣环境下发生性能退化,导致实际参数与设计参数发生偏差,而重复计算卫星温度场和红外辐射耗时非常大.本文首先根据地面模拟实验数据建立了热控涂层性能退化模型,然后在卫星温度场和表面红外辐射计算模型的基础上,推导了卫星表面节点温度灵敏度和红外辐射灵敏度的计算公式.结合具体的卫星模型和轨道参数,求解了卫星表面节点温度灵敏度和红外辐射灵敏度.结果表明,热控涂层性能退化造成的卫星红外辐射特性变化,可直接利用卫星红外辐射灵敏度来分析,避免了卫星温度场和空间红外辐射的重复计算.     

卫星红外特性及空间热流对其的影响

建立了完善的卫星温度场与红外特性的理论计算模型.首先根据卫星、地球和太阳的位置关系,计算了卫星接收的空间热流;其次利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的表面温度分布;然后在3～6 μm和6～16μm波段分别计算了卫星作为点源时的红外辐射强度空间分布;最后比较了卫星、卫星本体和卫星太阳翼在红外双波段的辐射强度,并详细分析了空间热流对卫星红外特性的影响.文章的研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

复合材料表面双向反射分布函数实验研究

为研究泡沫铝、铝基石墨纤维、镁基石墨纤维和碳纤维铝等特种复合材料的表面红外辐射及散射特性,测量了其表面双向反射分布函数(BRDF)值.利用自行研制的双向反射分布函数(BRDF)测试台,分别在0.6328、1.34、3.39 μm波段下,测量了上述材料在不同入射角下的表面双向反射分布函数值.实验结果表明:各种复合材料表面在可见光(0.6328 μm)波段的BRDF值分布在O.3区域内,且多呈镜反射状态;而在近中红外(1.34 μm和3.39 μm)波段的BRDF值分布在0.08区域内,呈现出一定的漫反射特征,且分布强度比可见光波段低很多,反映出各表面对各波段的吸收率不同.     

低轨道下运行的卫星-太阳帆板系统的刚-柔-热耦合动力学建模

传统地考虑热效应的卫星-太阳帆板动力学模型只考虑太阳直接辐射热流的影响,仅适用于高轨道运行的航天器。以低轨道下运行的卫星-太阳帆板系统为研究对象,提出了一种通用的分析其在宇宙空间各种热流作用下刚-柔-热耦合动力学特性的建模方法。考虑太阳帆板热变形、卫星的姿态运动和太阳帆板受到的各种辐射的热流密度之间的耦合关系,分别给出了太阳直接辐射热流、地球红外辐射热流以及地球反照辐射热流的计算公式。将系统视为中心刚体-悬臂梁模型,首先建立了悬臂梁的热传导方程,然后通过引入考虑热应变的应力-应变关系,用虚功原理建立了卫星-太阳帆板多体系统的考虑热效应的动力学方程,对热传导方程和动力学方程联立求解。对低轨道下运行的卫星-太阳帆板系统进行了数值仿真分析,分析了考虑地球红外辐射和地球反照辐射热流对热振动的影响,以及考虑刚-柔-热耦合效应对系统动力学特性的影响,并给出了系统热振动稳定时特征参数的范围。     

中继卫星在轨控制技术研究

针对中继卫星轨道、姿态和天线指向控制高度耦合的特性,研究了适应中继卫星特性及工作模式的在轨控制技术.分析了地球形状、太阳光压、日月引力等中继卫星轨道摄动;在此基础上,设计了中继卫星平台控制中的东西、南北位置保持环和控制策略;并在考虑轨道、姿态限制基础上,建立了中继卫星天线指向控制计算模型,分析了天线指向控制模式及捕获跟踪控制流程;从而从卫星平台控制和天线指向控制两个方面研究了中继卫星在轨控制技术.     

空间目标的光学偏振特性研究

偏振特性是光与物质相互作用所表现的重要特性之一,与物质的性质密切相关.空间目标偏振特性可能会因为特定空间目标组成材料和空间目标轨道不同而存在差异,因此为空间目标的探测和识别提供了科学依据.本文通过空间目标材料以及典型空间目标模型的多角度偏振成像特性试验测量,分析了空间目标偏振特性及其变化机理.结果表明,空间目标表面材料的偏振特性对于目标的识别具有很重要的作用,太阳能电池板的姿态对卫星的偏振特性影响尤为明显.本文研究可以为空间目标光学偏振探测与识别提供应用基础研究支持.     

微小卫星低辐射／低光学亮度特性技术的研究

为解决卫星在空中的安全问题,本文根据卫星表面光学散射原理,提出了一种具有低辐射、低光学亮度特性的微小卫星试验模型。通过数值模拟,计算出了卫星发射高度为425km和332km时,分别位于两个观测点处的卫星表面亮度和视星等值,结果证明了该卫星良好的低辐射和低光学亮度特性。然后利用L88亮度计对卫星表面不同材料和不同观测位置的亮度进行地面测量试验,测量结果建议在卫星表面安装太阳能电池片,它不仅可以提供电能作为电源装置,也因其反射率低,可以降低卫星表面辐射亮度而作为光学隐身装置。     

卫星精确定向的模型匹配鲁棒控制器设计

建立圆轨道卫星的姿态动力学模型,并进行线性化,分析感器噪声对卫星姿态角和姿态角速度的影响,并构造参考模型,考虑到传感器测量误差和参数的不确定,采用加权函数法设计模型匹配鲁棒H∞控制器,并通过DK迭代求解,仿真证明卫星能够跟踪参考信号,鲁棒H∞控制系统也具备了良好的性能.     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

可燃气体检测报警器测量结果的不确定度评定

本文详细介绍了可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定方法。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定

本文介绍了心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定与表示方法。     

Estimation of potentialities of methods of summation of direct measurement errors

Conventional methods for summation of direct measurement errors are considered. Conditions under which these methods provide consistent results are stated. It is proposed to utilize for characteristic of the total error, its interval estimator or the half-sum of the value obtained by adding up its arithmetic and geometric random errors.Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 4, pp. 10–12, April, 1995.