硬X射线成像仪量能器测试系统的设计与实现

硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager, HXI)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)的3大载荷之一, 其中量能器作为其重要组成部分, 承担着观测30--200keV能段的太阳硬X射线的任务. 在卫星发射之前, 需要开展大量的测试工作, 以确保HXI量能器的各项功能和性能满足设计需求. HXI量能器通道数众多, 内含99个溴化镧探测器, 分别由8块相同的前端电子学板控制. 除了对各个通道的性能进行测试外, 地检系统还需模拟量能器在轨面对不同太阳活动时的运行情况, 对量能器进行全面完备的测试. 此外, 地检系统还需足够稳定, 能满足量能器在单机测试、环境试验、热真空与振动等多个不同测试项目的长时间测试需求. 为此, 设计了地检板与上位机软件, 结合放射源、直流电源、高压模块等组成一套HXI量能器的地检系统, 对8块前端电子学板实现同步配置与管理, 能高效完成指令发送与数据接收, 满足量能器最大数据输出带宽400Mbps的需求. 利用该系统, 在地面完成了HXI量能器的功能、性能验证, 获得了量能器的线性、死时间、能量分辨率等各项性能指标, 为HXI量能器的在轨高性能运行提供了保障.     

水下运载器外挂负载的系统测试方案及仿真

研究水下运载器外挂负载的测试问题,根据负载功能,建立了负载的系统模型。考虑到系统可测性,模型中增设一些辅助元件和电路,测试计算机通过与负载的自动驾驶计算机通讯,由自动驾驶计算机施加激励和采集响应,完成测试。最后,对测试方案进行了仿真试验,并分析了仿真结果。     

温差能驱动的水下滑翔器设计与实验研究

论文设计开发了一种新型的温差能驱动的水下滑翔器,并对它做了水域实验研究。文章讨论了温差能驱动的滑翔器运动机理及其在垂直剖面的运动分析,得到稳态运动的参数解。结合能够把水域温差能转变为机械能的热机设计以及滑翔器的主要机械结构和控制硬件系统设计,完成了滑翔器的初步设计与开发。滑翔器在千岛湖进行了水域实验,实验结果表明,此水下滑翔器完全能够利用温差能实现预定的滑翔运动。     

AUV重力测量的运动加速度建模及平台优选

针对适合捷联式重力仪的AUV搭载平台的选型问题,基于国内AUV实际航行数据,分析了多推进器组合、推进器和浮力舱组合、推进器和鳍舵组合等3类AUV的定深航行运动特性;推导了AUV水下航行在3个坐标轴方向上对重力仪产生的运动加速度计算公式,得到运动加速度与AUV水下6个自由度运动要素的解析表达式;基于运动加速度分析,讨论了适用于水下移动重力测量的AUV平台和推进装置设计,进行了AUV搭载平台的优选,并给出了重力仪安装位置建议;选定的AUV实验平台实施移动重力测量验证试验重复线精度达到0.42mGal,验证了搭载平台优选的有效性。     

风机基础TLP平台在波浪中运动性能的CFD数值分析

随着海上风能的开发向深水发展,支撑风机的载体平台越来越受到关注。在经济性与安全性、稳定性的多重要求下,张力腿平台（TLP）在海洋风能资源的开发中体现出了重要地位。采用基于开源平台OpenFOAM开发的计算流体动力学（CFD）水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU对一座处于中等水深下的风机基础水下TLP（STLP）的运动响应进行了数值模拟与研究。文中使用弹簧锚链模型模拟STLP的垂向系泊锁链系统,模拟该平台在不同波浪环境下的运动响应情况。首先将STLP单自由度自由衰减CFD模拟结果与已有全耦合时域分析结果进行对比,验证了naoe-FOAM-SJTU求解器及使用弹簧模型模拟STLP系泊系统的准确性与可靠性。随后在考虑非线性波浪载荷的情况下研究极端海况下与一般作业海况下STLP的运动响应情况,计算工况中的风机基础所受弯矩及锚链受力情况,并详细展示流场、速度场信息,分析高阶波浪成分、不同海况等条件对于STLP运动性能的影响。研究结果表明,TLP在中等水深中具有良好的运动性能,naoe-FOAM-SJTU求解器可以有效模拟水中生产平台在波浪环境下的水动力问题,并可以对整个流场进行可视化展示与分析。     

大深度潜航器水下空间运动建模与仿真

分析大深度潜航器水下空间运动特点,建立描述其空间运动的数学模型,并以数学模型为基础利用 MATLAB\Simulink 软件完成潜航器空间运动仿真模型的开发。在搭建的仿真模型基础上,通过数学仿真手段分析了潜航器在螺旋下潜、抛载过渡、定角爬升、稳定至水面航行状态下的水下运动全过程,给出了具有弧形翼板的潜航器外形设计方案的运动能力仿真评估,为后续潜航器运动能力优化设计提供仿真依据。     

基于RT-Thread的波浪滑翔器控制系统设计与实现

波浪滑翔器是一种新型海洋无人自主航行器,拥有无污染、能耗低、续航时间长、航程远、生存能力强等诸多特点,已逐步成为国内外研究的热点。控制系统作为波浪滑翔器的重要组成部分之一,它的稳定与准确性直接影响着波浪滑翔器的航行性能尤其是走航和定点的控位精度。介绍了一种基于 RT-Thread 实时操作系统的波浪滑翔器控制系统设计,通过多次海上长时间连续试验表明,基于 RT-Thread 的波浪滑翔器控制系统具有良好的准确性和可靠性。     

无定向导线的粗差检验

介绍了先求定向角γ和连接角δ,进而计算多边形内角和闭合差的粗差检验方法。通过大量实例证明这种方法是完全可靠的。     

GNSS多天线基线网单历元模糊度同步解算法

提出多天线基线网单历元模糊度同步解算法,其具体实现步骤为:1)根据宽巷组合模糊度易于固定的优点,采用附加已知基线长度约束法同步解算各基线的宽巷模糊度,得到dm～cm级精度的近似基线分量;2)将解算得到的各近似基线分量作为约束,同步解算各基线的基频模糊度,以获取mm级精度的基线矢量。该方法的关键在于检验各历元宽巷模糊度解算的正确性,以获取可靠的近似基线分量,为解算各基线的基频模糊度提供准确的基线先验信息。由于动态情况下各历元观测信息比较少,单纯依赖ratio检验不可靠,提出结合基线误差、单位权中误差、基线网模糊度闭合环及ratio值等对多组宽巷模糊度进行检验,避免ratio值设置不当导致模糊度检验中发生纳伪和弃真问题。实测数据结果证明,该处理方法使得模糊度解算的成功率提高1%～2%,可以获取移动平台更丰富的导航信息,提高其服务能力。     

无人潜航器在水电站引水隧洞质量检查中的应用

水工隧洞是水利枢纽的核心组成,担负着输水、发电、灌溉等重要任务。由于内部水流运行期呈现高流速、脉动性特点,往往造成表层混凝土开裂、剥蚀、渗漏等病害,若不及时监测维护,会严重影响隧洞正常的输水能力,并恶化后端机组工作状况。为了系统说明无人潜航器在引水隧洞质量检查中的应用,文章以锦屏二级水电站4#引水隧洞为例,从技术思路、检查方法、成果分析等方面系统梳理了无人潜航器检测的关键技术和病害识别方法,同时为工程后期隐患防治提供依据。