高精度惯导系统重力扰动的阻尼抑制方法

重力扰动已经成为高精度长航时惯导系统的主要误差源之一。针对船用高精度惯导系统的重力扰动抑制问题,从舰船INS误差模型出发,推导了重力扰动在惯导系统中的传播特性。仿真结果表明垂线偏差将引起系统较大的舒拉振荡误差。为抑制重力扰动对系统的影响,引入常速度误差反馈阻尼网络和相位超前串联阻尼网络。分析了重力扰动在水平阻尼网络中的传递特性,实现了相应滤波器的设计。在此基础上完成了实验验证,海上试验结果表明,所引入的两种阻尼网络都能够阻尼掉重力扰动引起的舒拉振荡型导航误差,其中,相位超前串联阻尼网络效果更优,抑制率达到70%以上。     

重力扰动对极区下高精度惯导系统的影响分析及补偿

考虑载体极区航行下导航能力需求,研究了重力扰动对高精度惯导系统的影响和重力扰动补偿方法。首先,推导了重力扰动矢量在横地理坐标系投影;进一步,分别将水平重力扰动分量假设为确定性常值以及马尔科夫随机量,分析其对横坐标系捷联惯导系统的影响;在此基础上,基于EIGEN-6C4重力场球谐模型获取极区重力扰动数据,并利用三次样条插值法对其进行插值处理,从而对横坐标系下惯导系统进行重力扰动补偿。理论分析及仿真实验结果表明：在横坐标下,确定性常值水平重力扰动分量将导致惯导系统产生振荡性误差以及常值性偏差,随机水平重力扰动分量将导致系统位置误差呈线性振荡增长,且位置误差漂移率与重力扰动方差成正比,并且同时受载体航行速度及马尔科夫模型阶数影响,与常规坐标系下引起的误差一致。基于2190阶EIGEN-6C4重力场球谐模型对横坐标系捷联惯导系统进行重力扰动补偿后,水平姿态精度提高68%,定位精度提高2.5%。     

黄土地层地表径流下潜模式与地质灾害

指出在黄土滑坡、地裂缝、黄土洞穴等地质灾害发生发展过程中下渗重力水所起的作用最为关键,对下渗重力水的基本特点进行了全面归纳总结。以黄土洞穴灾害为例,将黄土暗穴形成过程中黄土地层地表径流的下潜模式概化为渗透重力水漫渗型下潜模式、地表径流集中灌入下潜型模式、渗透重力水沿优势渗流通道集中下潜型模式以及混合灌渗集中下潜型模式等4种基本模式。     

2009年6·5重庆武隆鸡尾山崩滑灾害基本特征与成因机理初步研究

2009年6月5日下午15时许,重庆市武隆县铁矿乡鸡尾山山体发生了大规模的崩滑,约500万m3被结构面切割成“积木块”状的灰岩山体,沿缓倾页岩软弱夹层发生整体滑动。高速运动的滑体物质在堵塞前部宽约200m,深约50m的铁匠沟沟谷后,形成平均厚约30m,纵向长度约2200m的堆积区,掩埋了12户民房和正在开采铁矿的矿井入口,造成10人死亡,64人失踪,8人受伤,成为近年来少有的一次崩滑灾难性事件。本文在对灾害现场进行大量地质调查的基础上,结合遥感、三维激光扫描等综合手段,对鸡尾山崩滑体特征进行了详细描述,对灾害发生原因进行了初步分析。结果表明,鸡尾山山体垮塌是在不利的地质结构条件下,并受到长期重力、岩溶等作用和采矿活动的影响,因前部起阻挡作用的关键块体被剪断突破而导致的一起大型山体崩滑事件。深入研究鸡尾山崩滑体的形成条件和成灾机理,对我国西南地区存在与鸡尾山崩滑体类似地质条件的灾害隐患点的减灾防灾工作,具有重要的指导意义。     

陶瓷髋关节异响的研究进展和展望

分别从假体外科植入因素、假体设计因素和假体的摩擦振动因素3个方面,评述了近10年来国内外学者在陶瓷髋关节异响的产生机理及其影响因素等方面所做的研究工作和取得的进展。目前,在关节异响研究领域的主要进展是认识到髋关节植入假体的磨损和假体设计的缺陷会导致关节异响,但这些认识不能完全解释关节异响的物理现象。此外,一些学者已经注意到假体摩擦自激振动可能是关节异响的发生机理,但研究工作才刚起步。关节异响的发生机理尚不明确,许多问题还有待深入研究。为了更好地探究关节异响的发生机理,建议从摩擦自激振动与髋关节体内动力学交叉的角度来研究和分析关节异响。     

广饶县海(咸)水入侵灾害防治的水文地质环境研究

广饶县咸水入侵灾害的发生在于自然环境的脆弱性和社会经济环境的严峻性。本文分析了引起海(咸)水入侵的基本矛盾, 制定了防治咸水入侵灾害的对策和措施──水文地质环境调整方案。     

海洋重力测量误差补偿技术

海洋重力场信息在勘探矿源和导航定位等方面都具有重要意义.进行海洋重力实时测量时,重力仪会受到各种外界扰动力的影响,再加上重力敏感器本身稳定性和惯性平台系统性能影响,重力敏感器的输出需要进行一系列数据处理和补偿后才能得到当地重力异常值,研究了重力敏感器安装角误差标定、零位漂移估计和格值修正等重力数据预处理方法.分析了海洋重力测量数据处理流程,主要包括零点漂移补偿、水平加速度误差补偿、厄特弗斯效应修正、高度修正和噪声滤波处理等.对每个数据处理过程都提出了具体补偿算法,并分析了补偿后的重力测量误差,将以上重力数据处理方法应用到实际重力测量,结果表明重力仪能够准确测量出当地重力值,其精度为1 mGa1.     

岩土介质中局部化变形研究的一些新进展

岩土中的剪切带产生通常是断裂和失稳的前兆, 常引起滑坡等地 质灾害, 对油气或水合物等矿藏的开采容易导致压实带形成. 压实带的产生使岩土孔隙减小, 颗粒破碎, 从而导致沉陷、对油气的挤压等.本文重点对剪切带的宽度和压实带的研究现状作综述, 阐述在该问题的研究上从微观 观测到宏观表述的重要性. 通过分析, 认为还有如下问题值得研究: 怎样 准确得出局部化变形带的宽度和方向?局部化变形带形成后孔隙水和油气的渗流会发生什么 变化?颗粒层次的微结构特性是通过什么方式影响宏观表现的等等.     

青海滑坡初探

青海是我国滑坡灾害比较严重的地区之一。本文简要阐述了青海滑坡灾害的地质环境、类型、分布、影响因素等,并分析了滑坡灾害的发展趋势。对青海滑坡的治理提供借鉴。     

东日本大地震引发的思考

 从近期发生的东日本大地震说起, 简述了火山、地震、海啸等灾害的爆发机理, 探讨了潮汐这一引发灾害可能诱因的本质内涵和其对地壳活动的影响.     

三峡库区康家嘴滑坡破坏过程及演绎研究

三峡库区康家嘴滑坡是在其老滑坡泥石流的前缘堆积扇体中形成的新滑动变形体。滑体表面为第四纪风化土层,滑带为灰绿色粉质粘土或粘土,在降雨与库区蓄水的周期性浸泡作用下,饱和后蠕滑变形,处于欠稳定-极限稳定状态,亟需整治。本文针对其破坏过程及形态加以详细描述,并对滑坡的阶段性演绎过程加以追溯。在查清滑坡地质条件与发展趋势的基础上,通过经济对比分析,对康家嘴滑坡不同变形阶段提出了具有针对性的防治方案:在新滑坡体(强变形区)采用抗滑桩+排水沟+局部回填压脚、后部变形体采用抗滑桩+排水沟。经对滑体计算,该滑坡体处于稳定状态,达到了防灾减灾的目的。     

基于碰撞模型的斜坡滚石颗粒速度预测

滑坡滚石灾害是西部山区常见的地质灾害类型,具有突发性和随机性强的特点,是山区地质灾害预测和防治工作的重点和难点. 本文基于颗粒接触理论,考虑影响斜坡滚石碰撞过程中的随机因素,建立了用于预测斜坡滚石颗粒碰撞后速度的理论模型. 根据冲量及冲量矩定理建立滚石颗粒碰撞基本方程,得到斜坡滚石颗粒碰撞后反弹速度的解析解. 结果表明:斜坡滚石碰撞后反弹速度的解析解包含了坡角、坡体上被碰颗粒速度以及角度、入射速度和角度以及撞击角度等随机因素;当考虑入射滚石颗粒与坡体上被碰颗粒的撞击角度变化时,模型预测结果与试验结果吻合较好;本文进一步预测了滚石颗粒碰撞后颗粒反弹线速度和角度以及反弹旋转角速度的概率分布情况. 结果显示,反弹颗粒速度和角度以及反弹旋转角速度的概率分布均服从高斯分布;当坡体上被碰颗粒速度和坡角发生变化时,其对反弹颗粒速度和角度以及反弹旋转角速度概率分布定性上没有影响,但是对概率分布的中心参数有显著影响.      

Stability of convective motion in a vertical layer in the presence of longitudinal vibrations

The influence of vibrations of a cavity containing a fluid on the convective stability of the equilibrium has been investigated on a number of occasions [1]. The stability of convective flows in a modulated gravity field has not hitherto been studied systematically. There is only the paper of Baxi, Arpaci, and Vest [2], which contains fragmentary data corresponding to various values of the determining parameters of the problem. The present paper investigates the linear stability of convective flow in a vertical plane layer with walls at different temperatures in the presence of longitudinal harmonic vibrations of the cavity containing the fluid. It is assumed that the frequency of the vibrations is fairly high; the motion is described by the equations of the averaged convective motion. The stability boundaries of the flow with respect to monotonic perturbations in the region of Prandtl numbers 0 ? P ? 10 are determined. It is found that high-frequency vibrations have a destabilizing influence on the convective motion. At sufficiently large values of the vibration parameter, the flow becomes unstable at arbitrarily small values of the Grashof number, this being due to the mechanism of vibrational convection, which leads to instability even under conditions of weightlessness, when the main flow is absent [3, 4].     

陕西凤县地质灾害易发性评价研究

区域地质灾害易发性评价是地质灾害早期预警的基础。为了探索秦岭山区区域地质灾害易发性评价方法,文中在陕西凤县1 :5万地质灾害详细调查和数据库建设的基础上,详细分析了地质灾害的发育分布规律及影响因素,利用GIS技术结合信息量模型方法完成了凤县地质灾害的易发性评价区划。结果显示:凤县地质灾害分布主要与河流侵蚀、植被覆盖率及人类工程活动相关。根据评价结果将凤县地质灾害易发性划分为4个等级,其中,地质灾害高易发区面积190.3km²,占全县总面积的6.0%; 中易发区面积642.0km²,占20.1%; 低易发区面积1314.5km²,占41.2%; 基本安全区面积1040.1km²,占32.6%。评价结果可为凤县土地利用规划和地质灾害防治规划提供依据,并可为秦岭山区城镇地质灾害易发性评价提供思路和方法。     

航空重力匹配定位方法

为了在重力特征显著区域内实现航空重力匹配定位,定义了匹配区重力场模糊度指标作为匹配结果可信度的度量指标,提出了一种基于Monte Carlo方法的重力匹配算法。由于航空重力仪的测量值中包含各种误差因素,使用常用的相关匹配算法估计出的匹配位置往往不是飞行器的真实位置,而是随机分布于真实位置周围。根据这个特点,将地形匹配中的均方差算法(MSD)和Monte Carlo方法结合,形成一种新的重力匹配方法。该方法根据惯性导航系统指示位置从重力图上提取参考重力数据,将重力测量数据进行若干次随机干扰后和参考重力数据使用MSD算法进行匹配,得到若干个匹配位置,取其均值作为最终匹配位置。仿真结果表明,算法在重力场特征显著区域内匹配效果优于常用的相关分析算法。     

Study of Heat Transport in a Porous Medium Under G-jitter and Internal Heating Effects

In this article we study the combined effect of internal heating and time-periodic gravity modulation on thermal instability in a closely packed anisotropic porous medium, heated from below and cooled from above. The time-periodic gravity modulation, considered in this problem can be realized by vertically oscillating the porous medium. A weak non-linear stability analysis has been performed by using power series expansion in terms of the amplitude of gravity modulation, which is assumed to be small. The Nusselt number has been obtained in terms of the amplitude of convection which is governed by the non-autonomous Ginzburg?CLandau equation derived for the stationary mode of convection. The effects of various parameters such as; internal Rayleigh number, amplitude and frequency of gravity modulation, thermo-mechanical anisotropies, and Vadász number on heat transport has been analyzed. It is found that the response of the convective system to the internal Rayleigh number is destabilizing. Further it is found that the heat transport can also be controlled by suitably adjusting the external parameters of the system.     

旋转加速度计式重力梯度仪输出解调与滤波

重力梯度仪是对地球表面微小重力梯度变化进行连续测量的仪器。由于核心敏感元件加速度计工艺与性能水平限制,以及多环节安装误差等因素导致系统实际输出信号中包含了大量噪声,且信噪比极低,为了能够在强噪声中有效提取真实的重力梯度信号,需在信号解调过程中降低谐波干扰引起的测量偏差。结合误差产生机理,分析比较了不同的解调方法对重力梯度信号解调的影响,明确了合理的信号解调手段。同时,在数据处理过程中增加带通滤波环节,进一步降低动态噪声对系统的影响。结合动态摇摆实验数据的仿真验证结果表明:上述措施对重力梯度仪原始观测数据的噪声抑制具有明显效果,测量偏差在一定程度上得到解决,解调后信号的噪声幅度下降至20%,提高了系统的空间分辨率,具有工程化应用意义。     

青藏铁路多年冻土区工程复杂性分析

青藏铁路穿越550km多年冻土区,多年冻土地温、冻土类型以及沿线生态环境等存在较大的差异,使多年冻土区工程较为复杂。因此本文提出了冻土工程复杂性概念,建立冻土工程复杂性评价模型,并利用GIS平台对青藏铁路沿线唐古拉山越岭地段工程复杂性进行了分析和研究。研究结果表明,青藏铁路穿越的唐古拉山越岭地段工程复杂性相对较小,而青藏公路的工程复杂性相对较大。这表明了青藏公路沿线冻土工程比青藏铁路沿线更为复杂,在各种因素的影响下,青藏公路路基稳定性变化比青藏铁路更加复杂。     

矿震和采空区影响下围岩动力响应模型试验

为得到矿震与采空区同时存在时围岩动力响应规律，以进一步得到两者耦合致灾机理，采用模型试验方法，进行带孔圆板冲击试验。得到采空区围岩产生与重力无关的负加速度和呈指数增长的切向加速度的试验结果。根据单组试验结果，得到矿震与采空区的耦合致灾机理，包括加剧覆岩沉陷和冒落、中夹岩柱产生指向震源的加速度、上部地表产生水平剪切加速度等结论。综合试验结果，采空区孔径的尺寸效应和矿震动荷载的放缩效应不会影响上述试验结论。     

On the asymptotic behavior of localized perturbations in the presence of Kelvin-Helmholtz instability

The asymptotic behavior of localized two-dimensional perturbations of the surface of a shear discontinuity separating two homogeneous steady flows of ideal incompressible fluid is studied in the linear approximation. The effect of surface tension and gravity forces is taken into account. Mathematically the problem reduces to the investigation by the method of steepest descent of the asymptotic behavior of a double integral for various values of parameters which are the components of the group velocity vector. In this problem the principal difficulty is to find the two-dimensional steepest descent contour in the space of two complex variables that determines which of the various saddle points gives the asymptotic form. First, for the Fourier component with respect to one of the variables with allowance for all the saddle points we find an asymptotic form which parametrically depends on the second variable. The choice of the second variable makes it possible to prove analytically that in the absence of gravity the asymptotic behavior of the growing perturbations is determined by a single saddle point in the plane of that variable. In this way it is possible to justify the authors' previous conclusions [1] concerning the shape of the boundary L of the region D in the group velocity plane occupied by growing perturbations. In the presence of gravity the growth rates of perturbations corresponding to different group velocities are found numerically and the region D occupied by the growing perturbations is indicated.Translated from Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 2, pp. 23–30, March–April, 1985.