用于气象探测的低辐射误差温度传感器设计

为了降低太阳辐射对温度传感器测量精度的影响,提出了一种低辐射误差温度传感器设计。该传感器系统包括不同涂层外壳的铂电阻探头、信号调理电路、嵌入式处理系统及误差修正算法构成。在不同太阳辐射强度下,利用不同涂层传感器的温升比值不变,推算出真实的大气温度。采用计算流体动力学方法(CFD)仿真计算出的辐射温升比值为2.31,实测比值为2.23。实验结果表明,通过低辐射误差温度传感器推算的温度值与真实大气温度值误差在0.09~0.26℃之间。与传统气象站使用的温度传感器相比,这种低辐射误差温度传感器具有精度高、响应速度快、体积小等优点。     

具有辐射误差修正功能的自动气象站

太阳辐射引起的气象站温度测量误差可达0.8 K以上,制约了气候变化监测和天气预报精度的提高。设计了一种具有辐射误差修正功能的自动气象站,主要由高反射率温度传感器探头、辐射传感器、风速风向传感器、高精度信号调理电路以及嵌入式处理系统等部分组成。用该气象站和强制通风温度传感器搭建了试验平台。以强制通风温度传感器作为参考,测量不同风速、不同辐射强度下的辐射误差值,利用Levenberg-Marquardt(L-M)算法拟合出用辐射强度和风速计算辐射误差的修正方程,可实现辐射误差的实时修正。实验结果表明,在一定的辐射强度和风速范围内,辐射误差平均值降低到0.021 K,显著提高了气象站气温测量精度。     

火箭下投式探空温度传感器设计

针对传统探空仪飞行高度难以突破至30～80 km的问题，设计了一种用于探测30～80 km高空大气环境的火箭下投式探空仪，包括一种以热电偶组成阵列的探空温度传感器，可降低高空太阳辐射引起的温度测量误差。首先，采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对不同尺寸的热电偶温度探头开展辐射误差数值求解研究。其次，利用CFD方法计算出表面涂覆了不同太阳辐射吸收率材料的热电偶探头的辐射误差，通过各个探头之间的辐射误差比值推算出环境温度。再次，利用支持向量机(support vector machine, SVM)算法对太阳辐射误差数值求解结果进行数据融合处理。最后，搭建低气压风洞、太阳模拟器实验平台，开展实验验证研究。实验结果表明，火箭下投式探空仪搭载的温度传感器的测量误差平均值为0.107℃,误差均方根为0.22℃。     

基于RBF-BSA的锂离子电池SOC混合估算算法

为提高锂离子电池荷电状态(SOC)预测精度,提出利用回溯搜索算法(BSA)优化径向基函数(RBF)神经网络的输出权值与阈值的混合算法.通过对锂电池模型中的目标函数进行优化求解,并寻找最佳的目标权值和阈值降低预测误差,提高了RBF网络模型的预测精度.为验证算法的有效性,搭建锂离子电池的充放电实验平台获取数据并对网络进行验证,实验结果表明:混合算法相比标准RBF网络算法具有更好的SOC预测精度,并将网络输出预测误差降低到2%以内,符合锂电池荷电状态估算要求.     

太阳高度角对大气偏振模式航向解算误差影响分析

太阳子午线是大气偏振模式中重要的特征,可以将其作为导航的参考基准,从而获取其中所蕴含的重要导航信息;因此通过检测大气偏振模式中太阳子午线的位置,可以得到运动载体的二维航向信息。仿真实验结果表明,在不同太阳高度角时,太阳子午线的提取精度和航向解算精度都会受到影响。太阳高度角小于30°时,航向角误差维持在0.02°以内,在解算时可忽略;当太阳高度角在30°~60°时,航向角误差从0.02°开始缓慢增大为0.05°;当太阳高度角大于60°时,航向角误差急剧增大,最大可达0.1°以上;而当太阳高度角达到90°时,则完全不能进行航向测量。经过理论分析得出,当太阳高度角增大时,太阳子午线附近特征点分布区域会发散,在利用最小二乘法进行拟合时造成了误差。依据该分析可以在今后的航向解算时进行相应的误差补偿、优化算法以提高航向解算精度。     

基于高斯-粒子滤波的SLAM算法提取果实特征

针对传统农作物采摘方式落后、采摘效率低、果实特征识别精度低等问题,提出了一种基于SIFT的果实特征匹配算法.对导航机器人采集的果实图像进行去噪与特征提取,然后对不同传感器采集到的含有一定角度偏差的图像进行匹配,得到较精准的特征位置:提出了一种高斯-粒子滤波(Gauss-Particle Filter,Gauss-PF)的SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)算法.仿真实验表明,通过增大噪声协方差及特征位置初值误差验证算法的精度,PF和Gauss-PF算法的误差均随时间逐渐降低,且在x,y方向,后者误差均小于1 cm.新的算法具有较强的稳定性与较高的定位精度.最后在同等条件下,基于单个果实特征位置(0,0)的特征进行x,y方向2次观测,并采用Gauss-PF和PF算法对观测值进行量测估计,实验表明新算法均能在(0,0)的较小邻域[-1,1]cm误差范围内对其进行估计,高于PF算法的精度[-2,2]cm.     

动力锂电池荷电状态的联合估计与实验研究

针对动力锂电池常用的荷电状态(SOC)估计算法存在的扩展卡尔曼滤波法精度低、无迹卡尔曼滤波法收敛速度慢等问题,在动力锂电池的Randles等效模型的基础上,通过脉冲放电实验对模型参数进行辨识;并设计了一种基于迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)与无迹卡尔曼滤波(UKF)联合估计的SOC估计法。在电池实验平台上设计模拟工况实验,实验分析表明:该算法的SOC初值修正速度快于EKF和UKF,计算量比UKF小,且稳态误差不超过1.5%,相对扩展卡尔曼滤波(EKF)提高了40%,是一个收敛快、计算量少、静差小的迭代估计算法。     

太阳敏感器输出误差测量装置研究

设计完成了一种太阳敏感器输出误差测量装置,其原理简单、成本较低,可以满足大部分太阳敏感器地面测试测量精度的需求。太阳敏感器是卫星动态模拟器敏感器部件的重要组件之一。太阳敏感器输出误差测量是卫星动态模拟器研制和实验操作的一项重要的前期工作,精确测量太阳敏感器误差对以后的理论计算和仿真实验有重要意义。太阳敏感器主要通过测量太阳光线与卫星某一体轴之间的夹角,确定太阳在敏感器本体坐标系中的位置,通过坐标矩阵变换得到太阳在卫星本体坐标系中的位置,最终在卫星的姿态控制系统中求出卫星姿态,即卫星的空间方位。提出了一种新的基于ARM7单片机的数字太阳敏感期输出误差测量装置设计方法。采用高精度数字式二自由度电动转台作为测量装置的基台,用于改变输入角度。采用ARM单片机控制器控制转台的转动角度和转动速度;采用专用的太阳模拟器作为太阳敏感器的输入光源;太阳敏感器的输出角度通过无线模块传送至PC机进行输出处理操作。对比转台角度和太阳敏感器的输出实测角度,可以得到太阳敏感器的输出误差曲线。本测试系统误差来源较少,主要为动力学转台的运动误差和太阳模拟器光源误差。转台的运动控制精度为0.00125mm/(°)。理想情形本装置的测量精度为角...     

基于无迹卡尔曼滤波的月球车惯性/天文组合导航算法研究

月球车导航传统方法主要是采用kalman滤波方法,需要对系统方程和观测方程的线性化,因此会引入的线性化误差的问题, 本文针对做出适当的改进。本文采用UKF方法作为误差状态量的最优估计方法,并以太阳敏感器观测得到的太阳高度角和太阳方位角以及测速仪的东向北向速度作为联合观测信息,将SINS和CNS所测得的月球车相关姿态和位置信息进行数据融合,估计出组合导航系统的误差状态量,从而对惯导系统的状态量进行校正,达到提高组合导航系统的导航定位精度和稳定性,减小线性化误差的目的。仿真实验证明,本文算法具有很好的位置、速度和姿态估计精度,有效的降低了线性化误差。     

基于红外光谱的空间点目标红外特征提取方法

根据空间点目标红外辐射光谱的特点,提出了一种新的基于双波段红外光谱数据的目标红外特征提取反演算法,对算法的有效性进行了分析,并对最大迭代次数、误差范围和缩放系数等影响算法计算效率与精度的主要参数的选取与设置问题进行了讨论.在此基础上,针对具有不同光谱特征的残余杂散辐射,分析了残余杂散辐射对目标-背景辐射对比度及目标红外特征提取精度的影响.研究结果表明,论文提出的反演算法能够有效地提取不同温度目标的红外特征信息,且计算速度快、耗时短;残余杂散辐射将对目标有效辐射面积和温度的提取精度产生一定的影响,但对目标温度提取精度的影响相对要小一些.     

降水预报的红外遥感方法研究

利用现代化卫星、地面遥感探测手段，对华南地区（以广州为主）地表、大气逆辐射和云体发展进行了长时间跟踪观测，旨在掌握不同天气状况下地表辐射变化规律，并以地面有效辐射（Ｆ０）作为降水预报因子，初步估算了Ｆ０、云体厚度与降水强度的关系．     

具有中心对称介质的三阶非线性偶极辐射

在经典物理框架内，把中心对称介质的偶板子运动方程化为了具有立方项的二阶非线性微分方程，用Jaeobian椭圆函数和第一类全椭圆积分给出了方程的解和电子振荡周期，并对偶极辐射进行了经典描述，给出了电子的辐射能量、瞬时辐射强度和平均辐射强度．     

基于远场方法的结构声辐射模态研究

以平板为例，采用瑞利积分构造辐射算子，研究了通过远场方法获得的声辐射模态及其物理意义，给出声辐射模态的辐射效率，并进一步讨论了其与近场方法的声辐射模态之间的关系，明确了声辐射模态为辐射体的固有性质，可通过不同方法获得．在此基础上，运用远场方法的声辐射模态进行声功率的计算，对声功率表达式进行了截断并作进一步改进，这样仅用特征频率的前L阶声辐射模态就能计算不同频率的总声功率，使得计算和控制声功率得以简化．     

声音传递的唇端辐射影响

以声音传递的唇端为研究对象,采用辐射面位于无限大平面障壁内的合理模型,得出了唇端辐射对语音共振频率及能量损耗的影响。     

20 Mev 电子直线加速器实验室辐射屏蔽防护设计

为防止电子直线加速器产生的各种辐射所造成的有害生物效应,加速器实验室应采用一系列措施,对韧致辐射x线及光中子进行屏蔽防护。实验室应按最优化设计原则,既保证防护要求又降低造价和提高空间利用率。对宽角度轫致辐射光子的屏蔽,应考虑加速器工作负荷因子w,x射线束定向因子U,和有关人员居留因子T。对散射光子的屏蔽,根据Braestrup和Wyckoff的近似方法进行设计。在对南京大学20 Mev电子直线加速器实验室设计中: 1.采用了局部铅屏蔽室,使有用束外的初级x线减弱至10~(-4)左右。 2.舍弃迷宫,采用加强屏蔽门措施。 3.设置了一系列与出束联锁的声、光报警装置和烟控防火报警设备。文章还给出了有关设计公式、图表和数据。     

宇宙磁单极子的一般运动辐射研究

详细研究了磁单极子在宇宙空间运动时所产生的能量辐射问题。在考虑磁单极子存在的情况下,从它作一般运动时的椭圆轨道方程和流密度,得到了计算其辐射谱功率的公式,并计算了其功率值的大小,该研究结果对探测和鉴别磁单极子的存在具有重要意义．     

20 Mev 子直线加速器实验室辐射屏蔽防护设计

为防止电子直线加速器产生的各种辐射所造成的有害生物效应,加速器实验室应采用一系列措施,对韧致辐射 x 线及光中子进行屏蔽防护。实验室应按最优化设计原则,既保证防护要求又降低造价和提高空间利用率。对宽角度轫致辐射光子的屏蔽,应考虑加速器工作负荷因子 w,x 射线束定向因子 U,和有关人员居留因子 T。对散射光子的屏蔽,根据 Braestrup和 Wyckoff 的近似方法进行设计。在对南京大学20Mev 电子直线加速器实验室设计中:1.采用了局部铅屏蔽室,使有用束外的初级 x 线减弱至10~(-4)左右。2.舍弃迷宫,采用加强屏蔽门措施。3.设置了一系列与出束联锁的声、光报警装置和烟控防火报警设备。文章还给出了有关设计公式、图表和数据。     

棉纤维素辐射降解的后效应

目的 研究棉纤维素的辐射解的后效应。方法 用毛细管粘度计法在不同时间测定经＾６０Ｃｏγ射线和高能电子辐射后棉纤维素的粘度。结果 辐射后一段时间内棉纤维素的工不断降低,１５ｄ左右时恒定,结论棉纤维素存在辐射后效应,且辐射的总效应与吸收剂量的对数呈线性关系。     

一层随机分布球形粒子的被动辐射特性研究

一层球形粒子的被动辐射特性一直没有被全面系统地进行研究.文中基于矢量辐射传输方程,对一层随机分布的球形粒子进行数学建模,采用特征值特征向量法分别计算了瑞利球形粒子和Mie球形粒子,得到了两种粒子在各种不同参数条件下的辐射亮度温度,研究了模型中的参数对粒子被动辐射特性的影响并加以分析,给出合理的物理解释以保证数据的正确性,该研究结果可以为以后将矢量辐射传输方程应用到对单个大尺寸粒子的被动辐射特性的研究提供基础.     

大鼠皮肤模拟光辐射烧伤与光冲量率

研究光辐射造成重度、轻度烧伤时,不同光冲量率对烧伤深度的影响。应用模拟光辐射装置使大鼠皮肤烧伤。实验动物为wistar大鼠,18只分为受辐射30cal/cm2和10cal/cm2光冲量烧伤两组,各组又分为0.30cal/(cm·2s)、0.91cal/(cm·2s)和2.17cal/(cm2·s)三个光冲量率亚组,对大鼠皮肤造成不同的烧伤。伤后目视和光镜下观察比较皮肤及毛发的烧伤程度。结果:30cal/(cm·2s)的动物均造成重度烧伤,光冲量率对烧伤深度具有影响,造成的烧伤深度顺序为0.30cal/(cm2·s)深于0.91cal/(cm2·s)深严格要求2.17cal/(cm·2s);10cal/cm2组中,光冲量率0.30cal/(cm2·s)和2.17cal/(cm·2s)引起浅二度(后者较重),而0.91cal/(cm·2s)则造成了深二度烧伤。结论:造成重度烧伤时,在光冲量相同情况下,光冲量率低,烧伤重:造成轻度烧伤时,光冲量率高,烧伤重。