1.2m地平式望远镜伺服控制和传动系统的特性--单点和多点摩擦传动的力学特性(一)

根据云南天文台1.2m地平式望远镜对近地卫星激光测距要求,以及对摩擦传动原理的分析和实际检测的结果,详细讨论了1.2m望远镜单点及多点摩擦传动的力学特性,以及由这些特性所决定的传动参数.得到在两点摩擦传动时,望远镜能够达到的方位最大角加速度为10°/s2 ,方位最大角速度5°/s,满足跟踪近地卫星的要求.     

1.2m地平式望远镜驱动系统设计与多电机同步控制策略

对于大型光电望远镜,多电机摩擦轮驱动方案较单力矩电机直接驱动方案在电机的研制和低速平稳跟踪上有明显的优势,但其关键点和难点在于多电机的同步控制上。在云南天文台1.2m望远镜的方位改造中,通过采用合理的多电机驱动方案和设计同步补偿装置,克服多电机在运行时的相互影响,将稳态运行的转速差控制在一个较小的范围,并为校正参数的设计奠定了良好的基础,保证系统在以最大速度3°/s运行时对目标的高精度跟踪。     

1m红外太阳望远镜光电导行系统的反馈控制分析

我国正在研制中的1m红外太阳望远镜是目前国内唯一的地平式真空太阳塔,主要用于活动区磁场的精细光谱分析和太阳活动区磁场的时空精细结构研究.要求望远镜必须长时间高精度跟踪太阳(0.3"/30s、1"/10min)才能实现它的科学目标.光电导行是实现望远镜高精度跟踪观测目标的关键控制技术,通过检测观测目标像在图像传感器上的移动量作为反馈控制信号对望远镜实行闭环控制.首先建立了光电导行系统的控制系统模型,然后分析了系统的稳定性能、暂态性能、时域特性、频域特性及跟踪性能,并采用PID控制器对系统进行优化设计,以提高光电导行反馈控制系统的稳定性和跟踪精度.通过计算机仿真设计,采用PID控制算法能实现1m红外太阳望远镜的跟踪要求.     

1.2m望远镜卫星跟踪定位精度的实测与分析

用1.2m地平式望远镜加装的视频CCD、计算机图象数据采集卡及其运用数据处理软件,对2000年4月17日观测视角速度比较快的激光卫星Topex进行了实测及结果分析.每组资料数据为10帧图象,在当天晚上的跟踪观测过程中取得32组数据,用一个二次多项式进行拟合处理后的结果,再把计时误差引起的定位误差分离出来,余下为1.4″误差视为望远镜的跟踪定位精度.为了提高跟踪定位精度,我们认为主要解决CCD计时误差即可.     

基于GPS的气球观测天体自动跟踪方法

本文详细介绍了一种新颖的用GPS卫星定位接收机的高空科学气球观测天体的自动跟踪方法,此方法成功解决了飞行中望远镜对观测天体的自动跟踪难题。实测方位、仰角的跟踪精度可达0.1°。     

激光测距中单光子雪崩二极管的动态范围问题及解决办法

叙述了云南天文台1．2m望远镜激光测距系统中应用多种手段，如：机械快门、发散角调整、距离门、光谱滤波、空间滤波，解决了可门控的雪崩二极管的动态范围问题，实现了远、近卫星的黑夜激光测距和部分近地卫星的白天激光测距。     

1.2米地平式望远镜竖轴摩擦传动平稳性的检测与分析

从静态和动态两方面对云南天文台1.2米地平式望远镜竖轴摩擦传动的平稳性进行了检测和分析。动态检测模拟了跟踪月球和Lageos卫星所需的实际速度和加速度范围。静态和动态的检测结果均表明摩擦传动系统的平稳性能够满足±1″的跟踪精度要求。     

云南天文台激光测距中使用的光电探测器

阐述了云南天文台1.2m望远镜卫星激光测距中所使用的光电探测器,并对它们的性能和使用效果做了比较。结果表明,C SPAD是目前测距精度最高的单光子探测器。同时还论述了激光测距的工作原理和近几年来云南天文台激光测距的情况。从对GPS35、36卫星的观测结果表明,云南天文台已具备了一定的对远程卫星的测距能力,为今后远程测距、测月打下了良好的基础。     

我国局部网对近地测地卫星定轨精度的估计

本文利用模拟观测资料，估计了中国卫星跟踪网对近地测地卫星定轨和测定一些跟踪站地心坐标所能达到的精度。同时分析了近地卫星定轨的主要误差源，如大气模型、地球引力场模型的不确定性和跟踪网站坐标的误差等所产生的影响。     

近地小行星发现数目与发现场景的统计分析

近地小行星是一类可能对地球安全造成潜在威胁的太阳系小天体, 目前绝大部分的近地小行星是由地基望远镜发现的, 且数目仍在不断增加. 为了对我国未来开展近地小行星发现监测提供参考和借鉴, 利用国际小行星中心公开的数据库对所有近地小行星首次发现时刻的观测资料开展了多维度统计分析. 发现望远镜探测能力的限制会对近地小行星的发现造成选择效应, 导致不同轨道类型近地小行星发现的相对比例逐年变化且与直径有关. 另外, 结合数值模拟获得的轨道数据, 对近地小行星首次发现时的观测场景进行了还原, 获得了发现时刻近地小行星位置在不同天球坐标系的分布, 分析了其分布特征与季节、测站纬度和小行星直径的依赖关系. 最后, 通过分析数据定量考察了太阳、月球和银道面对近地小行星发现的影响, 发现地基望远镜一般难以发现来自太阳方向90$^\circ$范围内直径140m以下的近地小行星, 并且随着小行星直径的减小该限制范围也将变大; 月光污染对近地小行星发现的影响也非常显著, 望月前后几天的观测限制可导致约29%的目标无法被发现, 而且分析表明农历上半月发现的目标一般比下半月发现的更难以被跟踪观测; 银道面特别是银心方向会对近地小行星发现产生影响, 使得黄道面附近存在与季节相关的观测``盲区''.     

一种基于AS-I总线的圆顶随动系统

介绍了一种采用AS-I现场总线技术进行位置检测的望远镜圆顶随动方法。该方法采用断续跟踪的方式，不但安装和维护简单，而且具有运行时震动小等特点。给出了由望远镜转动中心与圆顶球心不重合引起的偏差的计算公式，并对其进行了分析。     

月球激光测距的现状及可能的改进方法

月球激光测距 (LLR)代表了单光子探测技术的高峰 ,是国际激光测距界奋斗的目标。本文回顾了月球激光测距的现状以及它所特有的技术难度 ,同时介绍了我们为增加月球激光测距回波光子数所提出的一些可能的改进方法。特别介绍了在月球激光测距中利用月面反射器近旁的月面扩展源探测与计算大气倾斜量 ,进而对测月的激光束实施大气倾斜量实时改正这样一个全新的概念。最后介绍了云南天文台的激光测距系统以及它的近期工作目标。     

Correction of the ionospheric distortion on the MARSIS surface sounding echoes

Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding (MARSIS) on the Mars Express (MEX) spacecraft has made numerous measurements of the Martian surface and subsurface. However, all of these measurements are distorted by the ionosphere and must be compensated before any analysis. We have developed a technique to compensate for the ionospheric distortions. This technique provides a powerful tool to derive the total electron content (TEC) and other higher-order terms of the limited expansion of the plasma dispersion function that are related to overall shape of the electron column profile. The derived parameters are fitted by using a Chapman model to derive ionospheric parameters like n₀, electron density primary peak (maximum for solar zenith angle (SZA) equal 0), and the neutral height scale H.

Our estimated ionospheric parameters are in good agreement with Mars Global Surveyor (MGS) radio-occultation data. However, since MARSIS does not have the observation geometry limitations of the radio occultation measurements, our derived parameters extend over a large range of SZA for each MEX orbit.

The first results from our technique have been discussed by Safaeinili et al. [2007, Estimation of the total electron content of the Martian ionosphere using radar sounder surface echoes. Geophys. Res. Lett. 34, L23204, doi:10.1029/2007GL032154].     

光纤时间传输及相位补偿

介绍了国外几种利用光纤进行时间频率传递的方法和经验.对无补偿光纤时间频率传递方法、双向时间频率传递方法、光学机械温度补偿方法及电子共轭相位补偿方法作了较详细的描述.光纤时延主要随温度而变化,在200 km以内,时延的日变化为几纳秒,月变化为十几纳秒.在50 km内利用光纤传输100 MHz频率信号时,在不补偿情况下频率稳定度为: 3×10-14/s,1×10-15/d;光学补偿后的频率稳定度可达到1.5×10-14/s,1×10-17/d.电子共轭相位补偿后,温度变化20℃引起的相位变化降低了45倍.光纤传输对短期频率稳定度影响较小,对日及更长期的频率稳定度影响较大.     

一种时频信号相位补偿方法

为消除信号产生器内温度变化对信号相位的影响,提出了一种恒温控制和实时相位调整相结合的方法。在这种方法中,除恒温控制外,基于对信号产生器内部温度、相位测量值变化率、设备调相分辨率和相位波动指标等的分析研究,合理计算实时相位调整关键参数,进行实时相位调整,有效地减小信号产生器内部温度变化引起的相位波动,提高了输出端信号相位的一致性和稳定性。     

40m射电望远镜天线副面和馈源偏移误差分析

建立40m口径天线结构的有限元分析模型,依据有限元分析结果,对副面和馈源偏离理想位置的偏移量和偏移误差进行分析与计算;从误差补偿角度,运用最佳指向技术对副面横偏误差进行补偿分析计算。误差补偿后的计算结果表明,副面横偏误差得到了大幅度的减小。分析计算结果为40m天线的实际工程提供了参考。     

GPS掩星振幅反演中的天顶补偿项

推导了GPS无线电掩星振幅观测反演地球大气技术中Abel积分变换中的天顶补偿项 ,定性地说明了天顶补偿项对计算过程和反演剖面的影响。     

BPL工作钟信号T(PU)的监控方法研究

中国科学院国家授时中心(NTSC)BPL长波授时台升级改造项目要求实现BPL系统的工作钟信号T(PU)的自动监控.T(PU)的控制指标为T(PU)与NTSC时频基准实验室的主钟信号UTC(NTSC)之间的相位时间差的绝对值| UTC(NTSC)-T(PU)|小于50 ns;T(PU)的频偏绝对值优于5×10-13.为达到上述指标,并尽可能提高T(PU)的准确度,研究了在采用不同类型的原子钟作为工作钟频率源时所需采用的T(PU)的监控方法.结论是对日稳较好的频率源,用对工作钟频率源的频偏进行准实时预报得到的值和实测得到的相位时间差UTC(NTSC)-T(PU)来计算应该加到相位微调仪上的频率补偿值,从而进行工作钟的频率驾驭,可以大大提高工作钟信号T(PU)的准确度;而对不太稳定的频率源,频偏准实时预报准确度很差,采用几个月时间段内的平均频偏以及实时实测的相位时间差来进行频率驾驭,以便确保T(PU)的准确度.     

2.4m望远镜远程观测系统的初步系统设计

为提高观测效率，节约运行成本，云南天文台将在2．4m望远镜的Robotic System的基础上建立一套2．4m望远镜远程观测系统。作者对该系统具体设计进行了详细说明。     

Loran-C技术应用扩展

主要介绍国外在Ｌｏｒａｎ－Ｃ综合利用方面发展情况,详细叙述在Ｌｏｒａｎ－Ｃ系统中增加差分ＧＰＳ发播功能、技术比较成熟且得到国际普遍认可的“ＥＵＲＯＦＩＸ”方法和技术。它的信号调制、编码技术和方法以及非常理想的实验结果,也许对我国“长河二号”、“ＢＰＬ”综合利用有所借鉴。