基于Newton法优化ARMA模型参数的船舶升沉运动预测研究

为解决波浪补偿系统中时延现象导致的控制性能下降问题,通过建立Newton-ARMA模型提前预测船舶升沉运动来消除时延现象。首先设计卡尔曼滤波器对船舶升沉运动加速度信号进行降噪滤波处理;然后使用加速度二次积分模块将加速度信号转换为位移信号;最后建立自回归滑动平均(ARMA)模型,并使用牛顿(Newton)法对模型参数进行优化,得到船舶升沉运动的Newton-ARMA预测模型。仿真结果表明,Newton-ARMA模型对船舶升沉运动的预测时间可达10 s,预测误差随着预测时间的增加而增大; Newton-ARMA模型对二级海况、三级海况和四级海况下的船舶升沉运动平均预测精度分别达到89.43%、88.53%以及87.78%,远高于ARMA模型对船舶升沉运动预测的精度,说明采用Newton法优化ARMA模型参数可以显著提高船舶升沉运动的预测精度,也即Newton-ARMA模型对控制波浪补偿系统时延具有较好的补偿效果。     

低平流层行星波相互作用的双谱分析

采用双港分析方法,利用30hPa、60°N的位势高度数据,分析了冬季低平流层中行星波相互作用的现象．文中介绍了双谱分析方法,给出了行星波相互作用的双谱分析结果,并进行了讨论．这些结果直接给出了和丰富了低平流层行星波相互作用的证据．     

电离层GPS掩星观测反演技术

在电离层局部地区球对称假设下,推导了利用双频和单频无线电掩星观测数据,反演电离层电子密度剖面的两种方法. 双频反演的误差来自于载波相位的观测误差,单频反演误差则主要由伪距的观测精度决定. 由于载波相位测量精度比伪距测量精度高两个量级,因此双频反演的精度一般比单频反演的高些. 不过,两载波信号L1和L2之间的传播路径差异会给双频方法带来误差. 利用三维射线追踪的程序模拟的无线电掩星数据来评估这些方法,结果表明,反演出的电离层剖面与给定的模式电离层非常吻合,验证了两种方法的可靠性和准确性. 将这两种反演方法应用于处理实测的GPS/MET掩星观测数据,均能获取合理的电离层剖面信息. 且单频方法得到的反演剖面与双频方法相当一致, 这为利用LEO星载单频GPS接收机进行电离层掩星观测提供了理论基础.     

山基GPS掩星折射率与探空折射率比较

本文简要阐述了山基GPS掩星数据处理过程,介绍了雾灵山(40.60.N,117.48.E,～2118 m)山基GPS掩星观测实验的基本情况,将雾灵山山基GPS掩星折射率与探空折射率进行了比较.按照山基掩星和无线电探空在空间(经纬度)上相差在2.以内、时间上相差在1.5 h以内的条件,共选出了206个山基掩星折射率廓线样本用于比较分析.山基掩星折射率与探空折射率的个例比较,表明山基掩星折射率廓线合理,且和探空折射率基本一致.统计结果显示,在2100 m 以下,山基掩星折射率与探空折射率相对偏差的平均值为-2.0%,标准偏差为7.3%.     

基于二元LSTM神经网络的船舶运动预测算法研究

在海况环境下,进行船舶运动预测时.由于惯性传感器采集系统本身的电学特性,会产生误差偏移,影响预测的准确性.针对这一问题,在常规长短期记忆网络(LSTM)的基础上,设计改良了一种二元的LSTM网络架构.在船舶运动仿真平台上进行模拟船舶升沉运动实验,并通过惯性传感系统测量仿真平台实时积分位移进行计算验证.验证统计该网络预测...     

火星电离层无线电掩星探测仿真研究

对中俄联合火星星-星电离层掩星技术体制进行了分析和介绍,采用三维射线追踪方法对电离层掩星事件的电波观测值进行了模拟计算,并利用模拟的掩星观测数据进行了电子密度廓线反演,结果说明仿真算法可靠.利用仿真的方法,分别对掩星电波相位观测误差和卫星轨道误差等带来的反演误差进行了个例计算和分析,结果得到:5%周的相位测量误差对白天电离层掩星探测结果的影响可以忽略,而夜间电子密度测量的绝对误差小于4×108 m-3;卫星轨道误差对掩星的主要影响是导致电离层高度抬升或下降.结果表明,中俄联合火星电离层掩星探测技术体制先进,可望获得高精度的电子密度廓线;其技术体制也可以用于月球电离层环境的探测.     

基于卫星数据和NRLMSISE-00模型的低轨道大气密度预报修正方法

NRLMSISE-00大气模型广泛应用于航天器定轨和预测等方面,但存在着较大的误差,尤其是在短期变化方面.为了提高低轨道大气密度短期预报的精度,我们提出了一种基于实测数据对NRLMSISE-00大气模型密度结果进行修正预报的方法:利用GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)和CHAMP(Challenging Mini-Satellite Payload)卫星2002-2008年大气密度探测数据对NRLMSISE-00模型进行误差分析,获得模型的修正因子,再对模型的大气密度结果进行修正.采用该修正方法对GRACE-A和CHAMP卫星轨道上的大气密度进行3天短期预报试验验证,结果表明可显著提高大气密度的预报精度,在太阳活动低年,修正后的大气密度预报误差比NRLMSISE-00模型误差降低50%以上.     

GPS电离层掩星数据分析汶川大地震电离层响应

利用COSMIC和CHAMP掩星的电离层掩星资料研究汶川大地震引起的电离层响应。选取了2008年4月30日到5月18日共19天的北纬20°到40°,东经80°到120°的共309个掩星数据进行分析。采用人工神经网络插值技术,分析震中附近上空电离层F2区的临界频率的日变化。结果表明：震前6天电离层F2区的临界频率和电子密度的峰值高度开始明显下降,在震前的三天内其值达到最小。震后他它们的值开始逐步回升。     

A Recognition Method of Hydrometeor in Tropical Cyclones by Using the GPM Dual‐Frequency Precipitation Radar

In this paper, we propose a fuzzy logic algorithm to recognize the types of hydrometeors by using ka and ku reflectivity factors, temperature thresholds and an asymmetric t-form membership function. the identifiable types of hydrometeors include snow, graupel, mixed-phase particles, large raindrops, and small raindrops. the reflectivity detection data of ka and ku with attenuation correction is from dual-frequency precipitation radar onboard the global precipitation measurement satellite. the temperature data from the European Centre for medium-range weather forecasts are used to identify the hydrometeors. and the identified hydrometeors are compared with the vertical profiles of phase from official level-2 DPR products. the results show that the identified hydrometeors are reasonable and reveal the evolution process of tropical cyclones, which can befurther applied to the study of precipitation microphysical process and artificial precipitation.     

星载掩星观测GPS接收机

讨论了星载掩星观测接收机的技术要求和特点，国外掩星接收机的现状和应用、接收机主要组成部分、接收机天线和相应的飞行软件。根据国内现有技术水平和掩星观测技术要求，提出我国星载掩星观测接收机研制的一些意见。