北斗卫星姿态偏航控制模式预报

针对精密定轨中需要精确获取不同姿态控制模式起止时间的问题,研究了北斗导航卫星不同姿态控制模式的预报方法。首先介绍了姿态控制模式的定义以及国内外导航卫星采用的姿控模式;然后利用矢量分析法研究分析了动偏、零偏与连续动偏控制及其预报方法,并编写了一套姿控模式预报程序;最后利用北斗卫星的实测数据进行了试验分析。结果表明:北斗姿态控制模式预报精度优于1 min;连续动偏机动持续约40 min,对卫星的有效观测弧段影响小于1 h。     

静基座捷联惯导解析法对准研究

初始对准是捷联惯导系统的关键技术之一,对准精度直接影响到导航系统的导航解算精度,静基座捷联惯导卡尔曼滤波法对准的精度和收敛时间受模型参数以及初始条件的影响,对于低精度的捷联惯导,这种影响更大,滤波结果往往不能收敛,甚至发散。采用解析法对准是解决上述问题的有效途径,针对静基座解析法对准做了系统研究,推导了惯性器件误差的解析表达式,分析了对准时间与仪器误差估计精度的关系。实测试验结果表明,给予适当的对准时间,解析法对准亦可接近极限精度;同时,在解析法初始对准中,等效天向加速度计零偏可得到有效估计;等效天向、北向陀螺漂移虽可估计,但随机游走对估计结果的影响不可忽视。     

浅层不均匀体对大定源瞬变电磁响应的影响

根据瞬变电磁法基本原理,当大定源发射回线下方存在局部不均匀体时,由于不均匀体在接收线圈中产生的二次场方向不同,导致衰减曲线与均匀大地响应曲线偏离。为了分析浅层不均匀体对衰减曲线的影响,采用大定源回线装置发射电流为梯形波,回线面积为150 m×150 m,电流波形为梯形波,幅值为10 A,关断时间为176 μs;对于时间常数分别为1、3、5 ms的浅层不均匀体,利用多匝密绕的闭合线圈（即异常线圈模型）的电磁信号衰减规律,来模拟其响应衰减曲线。研究表明,当异常线圈位于发射回线下方或者是框边下方时,随着发射、异常、接收之间的相对位置的变化,三者之间的互感发生变化,引起异常线圈的响应可能为负值,致使接收到的综合响应衰减曲线出现过0情况。因此,大定源回线结构下存在不均匀体时,产生的负响应值在后续处理时需要引起注意。     

浅海底瞬变电磁法接收天线频率特性研究——带宽对浅层分辨的影响

运用电路理论建立接收线圈的等效电路;分析接收线圈的频率特性;探讨多匝小线圈的带宽对探测效果的影响,线圈的谐振频率较高,截止频率也相应较高,可以提高地下浅层的分辨率;设计一种高带宽多匝接收小线圈,通过对比高、低带宽接收线圈对同一断层进行的实测结果,阐明了接收线圈带宽在浅层瞬变电磁探测中的重要性.实验表明,高带宽的接收线圈会提高探测结果的浅层分辨率.     

利用倾斜线圈探测水力裂缝的正演模拟

水力裂缝表征是压裂评价和策略优化的关键,对后续勘探开发工作具有重要意义,电磁监测法可有效识别水力裂缝的支撑体积,具有广阔的应用前景.常规线圈系在判断复杂水力裂缝形态、方位方面存在不足.本文提出发射线圈倾斜,接收线圈垂直的新方式进行水力裂缝表征;并对接收线圈上的感应电动势进行了正演模拟.结果显示：对于任意薄面裂缝,发射线圈的倾角均可以分辨裂缝倾斜程度.若为非对称裂缝,发射线圈的倾角可以识别0°和180°的旋转角;偏角可以区分60°～120°的角度.对于非对称裂缝展宽角,两个发射线圈的倾角互补时,可根据两条响应曲线的幅值差推断展宽角的大小.研究结果表明,倾斜线圈结构系可以表征水力裂缝形态,这为水平井水力压裂探测和评价提供了一定的理论依据.     

用于舰船磁性测试的磁场环境模拟技术

首先阐述了舰船产生磁场的特点及分类,指出区分舰船的固定磁场和感应磁场时最好在零磁空间下进行测量;其次通过优化设计,结合舰船自身和建筑物的特点,使线圈位置避开建筑门窗,设计了大长径比的零磁空间。 测试结果表明:在 Ф2 m×24 m 的区域内磁场强度达到±100 000 nT、非均匀性为 3. 7%,实测结果和设计值相符合。     

“晨昏线与纬线圈的切点”特征及其应用

高考作为全国重要的选拔性考试,其重要性及全社会的关注度自然是不言而喻,而地理作为文科中的理科,其选拔功能就显的更为突出。综观近几年的高考文综试卷,其中区分度较大的还是“地球的运动”一章相关知识点的考察,为了提高同学们的复习效率,更好的备战2010年高考,笔者结合自己的教学实践,将“晨昏线与纬线圈的切点”特征及其应用作以归纳分析。     

基于有限元分析的船用柴油机磁性补偿技术研究

为研究船用柴油机的磁性补偿问题,采用有限元仿真方法来指导消磁设计工作。在地磁环境下, 利用 Ansys Maxwell 软件建立某型柴油机的有限元仿真模型,计算了柴油机感应磁场的空间分布,并测量了柴油机的磁场,仿真结果与测量结果进行对比,其误差不大于 10%,在工程应用允许的范围之内。采用补偿线圈的方式对柴油机的磁场进行补偿,通过优化设置补偿电流,柴油机的磁场最大值从 336 nT 减小到 50 nT, 降低约 85%。     

地心直角坐标系下的航摄光学影像严密定位模型

对地心直角坐标系(Earth-centered Earth-fixed, ECEF)中航空光学影像几何定位模型的应用潜力及难点进行了分析,提出了四元数初始姿态与欧拉补偿偏置角相结合的严密定位模型,避开了单独使用四元数时姿态参数去相关性、高频变化姿态精化模型表达,以及姿态与其他观测值联合平差等方面存在的困难,克服了单独使用欧拉角姿态时可能存在的奇异、多解等不足,能够吸收已有成熟的定位定姿系统(position and orientation system, POS)辅助光束法平差方法,实现了ECEF下航摄光学影像的严密定位。利用航空框幅式影像和三线阵影像进行了实验,证明了模型和方法的可行性。本文模型不受影像地理覆盖范围的限制,能为ECEF中包含航空光学影像在内的多源遥感数据的联合处理提供参考。     

随钻电磁波传播方位电阻率仪地质导向关键技术

随钻电磁波传播方位电阻率仪器在钻井过程中可以提供地层边界的方位及距离信息,因此在地质导向应用中发挥着重要作用,是提高油气资源开采率的重要手段.该技术是国外近十年来发展起来的前沿技术,在国内尚属空白.本文首次构思并实现了一种应用"交联天线"的随钻电磁波传播方位电阻率仪器,并从天线结构,测量原理,数据处理以及地层电阻率成像及解释等几个方面详细阐述.交联天线由极化方向正交的线圈串绕组成,同时具有方位探测和地层背景电阻率测量的功能.通过分析交联天线的电压在仪器旋转过程中的变化规律,可以计算出仪器所在地层的电阻率,判断地层边界的方位以及估算地层边界相距仪器的距离.该随钻电磁波传播方位电阻率仪器还包括用于常规电磁波传播电阻率测试的多频多测距补偿天线结构.结合地层电阻率测量及其在方位上的相对变化,可以实现对地层电阻率的全方位成像.该仪器在国内油田进行了多次实井测试,测试结果证明仪器能够在水平井地质导向中准确提供仪器所在地层的电阻率,以及地层边界方位和距离信息.已有实井测试结果表明仪器在油层(100 Ωm)和泥岩(5 Ωm)中的地层边界探测深度分别为2.2 m和1.6 m,平均误差在0.2 m以内.