春季南极臭氧洞与环境保护

南极臭氧洞,与全球变暖一样,是人们广泛关注的热点问题.在很多媒体上,也经常出现诸如"大气臭氧层耗竭"、"地球生命保护伞臭氧层出现漏洞"、"南极臭氧洞日益加大"等标题.     

一次平流层-对流层交换过程中臭氧通量的估算

利用2001年春季TRACE实验在东亚地区8个地点进行臭氧探测得到的臭氧廓线, 在物质通量计算的基础上, 提出了一种基于实测臭氧探空廓线的穿过对流层顶的臭氧通量的计算方法. 运用这种方法, 计算了2001年3月底发生在东亚地区的一次平流-对流层交换过程导致的穿过对流层顶的臭氧通量. 计算结果表明, 在我们研究的个例中, 穿过对流层顶的臭氧通量比全球和半球平均大1个量级左右. 与传统的采用对流层顶臭氧近似浓度来计算臭氧通量的方法相比, 用实测臭氧探空廓线计算得到的通量稍高, 但是量级相同.     

高空飞艇高度控制系统设计及仿真

高空飞艇在上升和下降阶段时单独的空气舵控制或副气囊充放气操纵都难以实现飞艇的快速爬升和悬停的要求。针对高空飞艇纵的控制操纵特点,提出了采用副气囊充放气和空气舵组合控制的高空飞艇高度控制方案。当时高度存在大误差时,采用副气囊和空气舵组合控制改变飞艇的姿态实现快速爬升或下降;当接近悬停高度时,主要采用副气囊充放气进行高度调整,从而实现高度的大范围控制。首先完成了采用组合控制的高空飞艇动力学建模;然后,基于最优控制对高空飞艇纵向高度控制系统进行了设计;最后给出了高空飞艇高度控制系统的仿真验证。结果表明所提出的高空飞艇组合控制方案是可行的。     

Stabilization and trajectory tracking of autonomous airship's planar motion

The stabilization and trajectory tracking problems of autonomous airship＇s planar motion are studied. By defining novel configuration error and velocity error, the dynamics of error systems are derived. By applying Lyapunov stability method, the state feedback control laws are designed and the close-loop error systems are proved to be uniformly asymptotically stable by Matrosov theorem. In particular, the controller does not need knowledge on system parameters in the case of set-point stabilization, which makes the controller robust with respect to parameter uncertainty. Numerical simulations illustrate the effectiveness of the controller designed.     

飞艇附加质量的水动力模型试验技术研究

为了提高飞艇附加质量的测量精度,通过开展飞艇附加质量的水动力模型试验技术研究,将标准椭球体模型、飞艇水动力模型在水中强迫正弦周期性往复运动得到的力和力矩与在空气中强迫正弦周期性往复运动得到的力和力矩,对应相减,求得其与运动的同相分量,依据公式,换算得到相应的飞艇附加质量。试验结果表明:标准椭球体主方向上的附加质量均不大于理论值的10%,表明了飞艇附加质量的水动力模型试验技术是有效的,可以替代并补充风洞附加质量试验技术。     

南极高空臭氧含量减少对平流层温度场影响的数值模拟

目的对比研究南极大陆高空臭氧含量对全球平流层大气温度场的影响。方法应用改进后的CCM1(R15L12)模式,以国家气象中心1991年1月16日的全球客观分析资料为初始场,积分到1998年7月31日。结果平流层上、中、下部温度下降的趋势均较为明显,同时部分区域温度略有增高,这在北半球更为显著。结论整体而言臭氧减少可造成平流层各层的温度降低,从而影响到平流层的大气环流及输送过程。     

平流层飞艇姿态鲁棒控制研究

由飞艇的动力学模型得到其姿态动力学方程，把该动力学方程与飞艇的运动学方程结合，得到了描述飞艇运动姿态的数学模型。在该模型的基础上，应用输入/输出反馈线性化和Lyapunov方法设计了飞艇姿态鲁棒控制律，该控制律可以实现飞艇姿态接指数规律跟踪期望值，仿真结果表明：即使系统存在不确定性，仍可在闭环系统中实现姿态的精确控制。     

中国低纬高原平流层NOx分布及其与O3的关系

 利用1992年9月～2005年8月的HALOE资料,对我国低纬高原地区上空平流层中NO_x,O₃等大气痕量气体的混合比垂直变化进行了研究,并对本区域不同高度上NO_x混合比与全球同纬度进行了比较,同时对NO_x随时间的演变特征,NO_x的变化周期及NO_x与O₃的相关关系进行了分析.结果表明:①NO_x,O₃混合比先随高度增加,到极值时又逐渐减小;在极值高度上,各个季节NO_x,O₃的混合比值都是夏季最高,冬季最低;②在5 hPa以上,春季NO混合比与同纬度地区的纬圈平均相比其值更高,各个季节NO₂混合比的总体趋势都要比同纬度地区低;③在100,10 hPa和1 hPa上,NO_x混合比随时间变化的总体趋势是各不相同的;④NO_x具有准2 a周期变化;⑤在10 hPa附近,NO_x与O₃存在较明显的反相关关系.     

基于稳像技术的飞艇监控视频目标追踪

一般的目标追踪算法提取目标的颜色或轮廓特征,在图像区域内使用匹配算法完成对目标的追踪。由于飞艇容易受到气流影响,艇载相机平移误差会造成目标在视频的相邻帧间运动距离过大,传统目标追踪算法容易陷入到局部最优解而造成目标跟错或者丢失。该文提出了一种基于视频稳像的追踪方法,使用基于运动估计和混合滤波算法,首先处理视频使之平滑稳定,在此基础上利用人机交互选择目标并应用基于MeanShift的算法实现追踪。比较本文提出的算法和一般算法在飞艇视频目标追踪中的效果,结果表明:该方法在目标追踪中具有更高的准确率,同时满足实时性要求。实验证明了本文提出算法可以准确有效地处理飞艇视频目标跟踪问题。