空间目标温度特性分析及仿真
空间目标特性分析与成像仿真技术研究(精)
空间目标特性分析与成像仿真技术研究英文题名 Small Target Characteristical Analysis and Imaging Under Space Clutter 关键词运动特性; 温度场; 动能拦截器; 探测距离; 信噪比; 英文关键词 movement characteristics; temperature field; EKV; detection distance; signal-to-noise ratio; 中文摘要大气层外动能拦截弹在进行弹道导弹防御以及空间对抗环境中,大量采用了可见光红外等光学成像探测器。
分析与研究空间目标在光学探测器上的成像特征,是实现空间目标探测、识别以及系统评估的关键。
空间目标特性分析与成像仿真技术是一项综合讨论空间目标所处环境状态、目标材料特征、目标形状特征、目标运动姿态变化特征、热辐射特征、空间辐射传输理论、探测器性能以及目标成像特点的课题,是为进行空间目标检测以及识别而开展的先导性研究。
本课题立足于理论建模,对空间目标在探测器中的成像特性进行研究,最后得到包含目标以及诱饵在内的红外图像序列。
论文的主要研究内容如下: 1、提出矢量分解与坐标系映射法,很好的解决了空间非圆对称凸体目标在同时受到自旋运动以及进动影响下的面元法线方向的变化建模难题。
2、提出目标中心坐标系,研究了在此坐标系中各种辐照的实时方向矢量计算方法,详细推算了太阳高度角以及方位角。
采用面元分割法,分析了空间凸体目标的表面几何结构。
3、建立了矢量表示的面元热平衡方程,对方程中的多项参数计算进行了优化,大大减少了计算量。
4、研究了温度对于光谱辐射亮度的影响。
为得到较高信杂比,提出最优... 英文摘要Many visiable light and infrared detectors have been adopted for Exoatomospheric Kill Vehicle(EKV) usage in Ballistic Missle Defence and Space Countermeasure. Optical characteristics’analyse and study of spacial targets in the view field of EKV is the key technology for target detection, target identification and system efficiency estimation 摘要 9-10 ABSTRACT 10 第一章绪论 11-16 1.1 课题背景 11-12 1.2 国内外研究现状 12-14 1.3 课题的主要研究内容 14-15 1.4 本文的篇章结构安排 15-16 第二章空间目标的运动特性分析 16-35 2.1 引言 16 2.2 目标中心坐标系以及面元分割16-19 2.3 空间目标的几何模型分析 19-33 2.3.1 太阳光照模型 20-24 2.3.2 目标运动模型 24-31 2.3.3 目标辐射成像模型 31-33 2.4 小结 33-35 第三章空间目标的温度特性分析 35-59 3.1 引言 35 3.2 目标面元受热模型 35-41 3.2.1 太阳直接辐照功率36 3.2.2 地球自身辐照功率 36-38 3.2.3 地球反射太阳光辐射功率 38-39 3.2.4 目标对外能量辐射功率 39 3.2.5 目标升温吸热内能增加 39-40 3.2.6 目标表面各个面元温度不均引起的传热效应 40-41 3.2.7 目标自身的内部器械产生的热能41 3.2.8 热平衡方程 41 3.3 目标温度特性仿真 41-53 3.3.1 球形目标 42-44 3.3.2 锥形目标44-46 3.3.3 碎片目标 46-48 3.3.4 三角棱台目标 48-53 3.4 空间目标辐射成像分析 53-57 3.4.1 目标波段因素 53-56 3.4.2 探测器的入瞳能量计算 56-57 3.5 小结 57-59 第四章空间小目标成像仿真 59-80 4.1 引言 59-60 4.2 光电探测转换技术 60-68 4.2.1 探测器响应特性 60-61 4.2.2 探测器噪声特性 61-63 4.2.3 探测器非均匀性 63-65 4.2.4 探测器成像距离分析 65-66 4.2.5 探测器散焦模糊 66-67 4.2.6 几种典型光电探测器各项属性67-68 4.3 空间三角棱台光学信号仿真 68-76 4.3.1 棱台目标空间辐射变化 68-73 4.3.2 EKV 红外成像序列 73-76 4.4 作用距离分析 76-79 4.5 小结 79-80 结束语 80-82 致谢 82-83 参考文献 83-86 3.3.3 碎片目标 46-48 3.3.4 三角棱台目标 48-53 3.4 空间目标辐射成像分析 53-57 3.4.1 目标波段因素 53-56 3.4.2 探测器的入瞳能量计算 56-57 3.5 小结57-59 第四章空间小目标成像仿真 59-80 4.1 引言 59-60 4.2 光电探测转换技术 60-68 4.2.1 探测器响应特性 60-61 4.2.2 探测器噪声特性 61-63 4.2.3 探测器非均匀性 63-65 4.2.4 探测器成像距离分析 65-66 4.2.5 探测器散焦模糊 66-67 4.2.6 几种典型光电探测器各项属性 67-68 4.3 空间三角棱台光学信号仿真 68-76 4.3.1 棱台目标空间辐射变化 68-73 4.3.2 EKV 红外成像序列 73-76 4.4 作用距离分析 76-79 4.5 小结 79-80 结束语 80-82 致谢 82-83 参考文献 83-86 3.3.3 碎片目标 46-48 3.3.4 三角棱台目标 48-53 3.4 空间目标辐射成像分析 53-57 3.4.1 目标波段因素 53-56 3.4.2 探测器的入瞳能量计算 56-57 3.5 小结 57-59 第四章空间小目标成像仿真 59-80 4.1 引言 59-60 4.2 光电探测转换技术 60-68 4.2.1 探测器响应特性 60-61 4.2.2 探测器噪声特性 61-63 4.2.3 探测器非均匀性 63-65 4.2.4 探测器成像距离分析 65-66 4.2.5 探测器散焦模糊 66-67 4.2.6 几种典型光电探测器各项属性67-68 4.3 空间三角棱台光学信号仿真 68-76 4.3.1 棱台目标空间辐射变化 68-73 4.3.2 EKV 红外成像序列 73-76 4.4 作用距离分析 76-79 4.5 小结 79-80 结束语 80-82 致谢 82-83 参考文献 83-86。
空间目标的红外特性建模与仿真
。由于空间目标工作环境为太空环境，受到太阳辐射、地球反射太阳辐射以及地
球自身辐射等空间轨道外热流因素，以及目标自身复杂因素的综合影响，卫星红外 辐射特性的影响因素非常复杂。若纯粹依靠试验，不仅耗时、费用昂贵，而且试验 次数有限，不能测试分析各种复杂条件下的卫星红外辐射特性，不能满足实际需求。 以传热学为基础的空间目标红外成像仿真，可有效模拟各种复杂条件下的卫星红外 辐射特性，研究其辐射特性的形成机理、确定其光谱范围及峰值波长、描绘其光谱 特性曲线。其研究成果将为天基空间目标红外成像探测器的选型、技术指标的确定， 空间目标的自动识别提供技术储备。
Infrared imaging system
II
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。
关键词：空间目标
红外成像仿真
星空背景
卫星
红外特性
成像系统
I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Abstract
Research on infrared characteristics and modeling technique of space target is valuable in applications of space technique, communications and navigates, remote sensor. This paper aims at research on infrared characteristics of space target, combining orbit trait
基于空间参数的空调温度传感器位置优化研究
２０２４年第１期(总第５２卷㊀第３９５期)Ｎｏ.１ｉｎ２０２４(ＴｏｔａｌＶｏｌ.５２ꎬＮｏ.３９５)建筑节能(中英文)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢＥＥʏ暖通空调ＨＶ＆ＡＣ引用本文:刘魁星ꎬ黄一凯ꎬ邸越强.基于空间参数的空调温度传感器位置优化研究[Ｊ].建筑节能(中英文)ꎬ２０２４ꎬ５２(１):７８－８３.ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９６－９４２２.２０２４.０１.０１２收稿日期:２０２２￣０７￣０８ꎻ㊀修回日期:２０２４￣０１￣１９基于空间参数的空调温度传感器位置优化研究刘魁星ａәꎬ㊀黄一凯ａꎬ㊀邸越强ｂ(天津大学ａ.建筑学院ꎻｂ.国际工程师学院ꎬ天津㊀３０００７２)摘要:㊀由传感器测量并反馈的室温数据是房间空调器运行控制的重要参数ꎮ建筑空间内温度分布的差异导致同一时间传感器位于不同位置时的反馈结果不同ꎬ最终影响室温控制的稳定性和空调能耗水平ꎮ研究了建筑空间内不同位置的传感器对室温控制的稳定性和空调能耗水平的影响ꎮ实验选取住宅空间内２０个测点ꎬ在实测温度数据基础上通过聚类分析用于分类测点类别ꎬ利用有限元分析软件对其他不同尺寸的房间情况进行了仿真模拟ꎬ建立了传感器最优位置的搜索模型ꎬ提出用修正参数来调整传感器初始位置的方法ꎮ为改善室内空调器的运行状况提供了理论和实践上的支持ꎮ关键词:㊀空调器ꎻ㊀位置优化ꎻ㊀温度传感器ꎻ㊀热舒适性ꎻ㊀室内温度中图分类号:㊀ＴＵ８３１.３㊀㊀㊀文献标志码:㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号:㊀２０９６￣９４２２(２０２４)０１￣００７８￣０６ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒＳｅｎｓｏｒＰｏｓｉｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＳｐａｔｉａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓＬＩＵＫｕｉｘｉｎｇａәꎬＨＵＡＮＧＹｉｋａｉａꎬＤＩＹｕｅｑｉａｎｇｂ(ａ.ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅꎻｂ.ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＴｉａｎｊｉｎ３０００７２ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄａｔａｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｓｅｎｓｏｒｓｉｓａｃｒｕｃｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｆｏｒｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｒｏｏｍａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓ.Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｎｄｓｔｒａｔｉｆｉｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｄｏｏｒｓｐａｃｅｃａｎｌｅａｄｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄａｔａｆｅｅｄｂａｃｋｆｒｏｍｓｅｎｓｏｒｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓａｔｔｈｅｓａｍｅｐｏｉｎｔｉｎｔｉｍｅꎬｗｈｉｃｈｕｌｔｉｍａｔｅｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｅｎｓｏｒｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇａｒｅｅｘｐｏｕｎｄｅｄｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｌｅｖｅｌｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ.Ｔｗｅｎｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｓｉｎｔｈｅｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌｓｐａｃｅａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓꎬａｎｄｃｌｕｓｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓｉｓｕｓｅｄｔｏｃｌａｓｓｉｆｙｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｃａｔｅｇｏｒｉｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄａｔａ.ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｒｏｏｍｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｚｅｓｕｓｉｎｇＦＥＡｓｏｆｔｗａｒｅꎬａｎｄａｓｅａｒｃｈｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｅｎｓｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄꎬｗｈｉｌｅａｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏａｄｊｕｓｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｅｎｓｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｒｏｏｍａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓ.㊀㊀Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒꎻｐｏｓｉｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎꎻｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒꎻｔｈｅｒｍａｌｃｏｍｆｏｒｔꎻｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ０ 引言随着科学技术的进步ꎬ人们的生活环境越来越舒适ꎬ房间空调器在创造舒适环境中起着越来越重要的作用ꎮ房间空调器市场极大ꎬ仅在我国 夏热冬冷地区 便有约５ ５亿个目标用户[１]ꎮ然而ꎬ空调器的大量使用也会带来较大的能源消耗ꎬ据统计家用空调器耗电量约占国民总电耗的５０％[２]ꎮ因此ꎬ在提高生活环境舒适度的同时ꎬ空调器的能耗指标和高效运行不容忽视ꎮ目前学者们对于家用空调器的研究主要集中在设备本身ꎬ例如:制冷剂选型㊁压缩机能效㊁换热器效率㊁室外机翅片设计㊁室内机安装位置及气流组织ꎮ李敏霞等人对新型制冷剂Ｒ３２在管道内的流动沸腾进行了实验研究ꎬ证明该制冷剂换热系数是传统制冷剂的１~２倍[３]ꎮ孙钊等人提出了一种可卸载的变频８７刘魁星ꎬ等:基于空间参数的空调温度传感器位置优化研究双转子压缩机及系统运行方案ꎬ并进行了模拟仿真ꎬ结果表明了采用双缸可卸载压缩机后的机组ＡＰＦ(ＡｎｎｕａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＦａｃｔｏｒꎬ全年能源消耗率)都有不同程度的提升[４]ꎮ赵运超等人采用ＣＦＤ数值模拟的方法ꎬ对某房间内壁挂式空调器的安装位置㊁送风角度㊁送风温度及风速进行了优化ꎬ最终房间内的温度场和速度场达到了更为舒适的效果[５]ꎮ对于空调系统运行而言ꎬ一般由位于回风格栅的温度传感器测量回风温度ꎬ并将温度数据上传至控制器与设定温度相比对ꎬ当二者存在差异时ꎬ根据不同厂家的内置控制逻辑进行压缩机转速㊁风速等进行综合调控[６ꎬ７]ꎮ然而ꎬ随着技术的进步ꎬ信息互联使得空调运行控制环节开放成为可能ꎬ空调可以接收外部数据ꎮ建筑空间中不同位置的温度不一样ꎬ由此不同位置的室温传感器测得的温度不一样ꎬ这会直接影响空调的运行控制ꎬ最终影响室温稳定性和能耗变化ꎮ如果可以通过调整传感器的位置改变温度输入参数ꎬ最终提高室内舒适性和空调效率ꎬ便可以实现一种低成本的多目标优化ꎮ目前对于家用空调器温度传感器布置位置的研究较少ꎬ阳必飞提出了一种能够代表空调器截面环境的合适位置的方法[８]ꎮ刘巧玲等人研究了３种不同传感器位置对室内预计平均热感觉指数ＰＭＶ(ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＭｅａｎＶｏｔｅ)的影响[９]ꎮ西安建筑科技大学的闫秀英教授等人采用基于修正误差学习的加权融合算法对室内多个测点传感器测量的数据进行融合ꎬ分析了变风量中央空调系统不同室内测点的有效吹风温度㊁空气分布特性指标及系统能耗情况[１０]ꎮ潘黎等人运用计算机仿真及流场模拟方法ꎬ分析在超低能耗建筑内温度传感器位置对空调系统控制策略的影响ꎬ结果发现在冬㊁夏两季当温度传感器安装在回风口处ꎬ检测到的温度高于实际工作区域温度ꎬ会引起空调控制系统正向反馈ꎬ增大风量或降低送风温度ꎬ使得工作区域温度低于设定值ꎬ令人体体感偏冷ꎬ能耗偏高[１１]ꎮＬｉｕＹａｎｚｈｅｎｇ等人提出信息监测的准确性对提高温室环境控制的效果具有重要意义ꎬ并利用ＣＦＤ模拟方法确定了传感器数量和最佳传感器位置ꎬ但在实际建筑情况下ꎬ该位置并不适合放置传感器[１２]ꎮＤｕＺｈｉｍｉｎ等人认为使用室内平均温度来简化热舒适性的空调系统节能优化控制ꎬ通常导致室内温度分布不当ꎬ并提出了一种将能量模拟和热舒适性计算耦合在一起的联合仿真策略ꎬ利用室内温度分布改善终端控制ꎬ获得了更低的能耗和更好的热舒适性[１３]ꎮ葛宣鸣等人提出了基于多传感器的变风量空调系统送风控制策略ꎬ较好地改善人体热舒适性环境且系统能耗会因为优化作用而降低[１４]ꎮ国内外现有研究理论成果较为丰富ꎬ但对能够满足节能与房间舒适双重条件的温度传感器的最佳测点位置还尚未有较好的解决方案ꎮ此外研究方法大都为仿真模拟ꎬ缺少模型检验与实际数据验证ꎬ与实际情况相结合的综合研究有待探索ꎮ由此ꎬ本文选用家用空调器作为实验对象ꎬ通过布置温度测点ꎬ更换温度传感器布置位置进行实际测试ꎮ通过数据特征分析和模拟仿真的方法研究不同温度传感器位置对于室温控制和能耗水平的影响ꎬ最终找到能够同时兼顾舒适和节能的最优位置ꎮ１㊀研究方法及试验设计１ １㊀研究方法为保证试验结果准确可靠ꎬ本次试验采取试验测试加模拟验证的方式ꎮ技术路线如图１所示ꎬ共分成试验设计㊁测试及模拟数据分析㊁综合评价及结论三个部分ꎮ图１㊀技术路线１ ２㊀试验设计１ ２ １㊀测试地点及初始条件实验场所选定于天津市某６层住宅楼的４楼ꎬ房间尺寸为５ｍ(南北方向)ˑ３ ５ｍ(东西方向)ꎬ层高约２ ６ｍꎬ实验房间墙面均为内墙ꎬ空调位于房间西南角ꎬ房间模型如图２所示ꎮ中间房间为实验区域ꎬ右下方有外墙的朝南房间作为恒温室ꎮ为确保控制变量ꎬ将实验房间的温度与临室平均室温保持一致ꎬ确保无临室传热ꎻ恒温室模拟室外ꎬ同时控制温度恒定以避免变化的温度对实验结果产生影响ꎮ实验房间空调设定温度为２４ħꎬ与实测临室温度接近ꎻ依照«民用建筑供暖通风与空气调节设计规范»(ＧＢ５０７３６ ２０１２)中天津夏季空气调节室外计算日平均温度ꎬ恒温室使用控温设备维持在２９~３０ħꎮ同时为了避免太阳辐射带来的影响ꎬ本实验一般于下午开始ꎬ同时有厚布窗帘遮阳ꎮ在实验过程中ꎬ空调器９７ＬＩＵＫｕｉｘｉｎｇꎬｅｔａｌ.ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒＳｅｎｓｏｒＰｏｓｉｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＳｐａｔｉａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓ的温度传感器将被依次布置在２０个温度测点ꎬ并以此为输入温度反馈控制运行ꎮ图２㊀房间模型１ ２ ２㊀设备布置及实验流程温度测试设备选用ＨＯＢＯ热电偶式数据记录器ꎬ以１ ５ｍ为间隔将传感器均匀布满整个房间ꎬ共计２０个测量位置ꎬ如图３所示ꎮ即纵向(南北方向)共４排ꎬ横向(东西方向)共３列ꎬ垂直方向共２层(０ ３ｍ和１ ８ｍ)ꎬ因室内家具影响ꎬ５个位置无法布置ꎬ同时添加１个位于空调回风口的测点(空调传感器的原始位置)ꎬ所以共２０个实际测点ꎮ编号顺序为先高层再纵向ꎬ１号测点位于房间西南角１ ８ｍ高处ꎬ１９号测点位于房间东北角０ ３ｍ处ꎬ２０号测点位于回风口ꎮ为保证足量的有效数据ꎬ测试时间设定为２０ｄꎬ数据采集间隔设定为１ｍｉｎꎮ图３㊀测点布置㊀㊀实验过程为首先开启空调和恒温室控温设备进行ꎬ空调设置模式为制冷ꎬ设定温度２４ħꎬ使用默认风速ꎬ默认朝向ꎬ不摆风ꎮ在１ｈ后ꎬ恒温室温度恒定且室内温度进入周期变化ꎬ可以认为此时实验内各状态稳定ꎬ使用ＨＯＢＯ测量并记录２０个测点的实时温度ꎮ空调温度传感器通过导电性良好的铜线进行延长ꎬ布置于测点之一ꎬ之后每接近１ｈꎬ空调停歇时(为确保空调运行周期的完整性)ꎬ移动空调的温度传感器至另一个测点重复试验ꎮ１ ２ ３㊀数据分析方法本项目将实际测量的温度数据进行聚类ꎬ得到的聚类结果用来分析温度传感器位于不同测点对空调性能的影响ꎬ得到较理想的空调温度传感器测点位置ꎬ通过聚类后的结果ꎬ可以用之训练分类器ꎮ之后采用模拟软件模拟了不同空间参数房间的温度分布ꎬ使用训练好的分类器进行分类ꎬ得到归属于理想传感器测点位置类别的温度测点ꎬ以此给出不同参数房间的推荐测点位置ꎮ本项目的聚类分类等算法均运行在Ｕｂｕｎｔｕ系统中ꎬ算法程序采用Ｐｙｔｈｏｎ语言编写ꎮ(１)归一化处理:本文将从温度曲线中提取幅值和周期两个重要指标ꎬ作为温度曲线的特征进行计算及后续分析ꎮ因为选取的两个特征并不是同一量纲ꎬ分布也不在同一区间ꎬ需要对数据进行归一化ꎬ即按比例进行放缩ꎬ使之落在０~１之间ꎮ归一化后的数据更加便于处理ꎬ聚类分类结果也更加准确ꎮ本项目采用Ｍｉｎ－Ｍａｘｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ方法进行归一化ꎬ如式(１)所示:ｘᶄ＝ｘ－ＭｉｎＭａｘ－Ｍｉｎ(１)(２)聚类分析:聚类是指将数据集合按着相似程度分成多个类别ꎬ其是一种无监督学习ꎮ本项目采用了应用比较广泛且聚类效果较好的Ｋ－ｍｅａｎｓ聚类方法[１５ꎬ１６]ꎮ对于聚类过程中的样本之间的距离采用最简单的欧氏距离ꎬ聚类性能的评估采用轮廓系数ꎬ轮廓系数越接近１ꎬ则说明聚类结果理想ꎮ轮廓系数计算公式如下ꎬ对任一元素ｉꎬ其轮廓系数如式(２)所示:ｓ(ｉ)＝ｂ(ｉ)－ａ(ｉ)ｍａｘ{ａ(ｉ)ꎬｂ(ｉ)}(２)通过该式计算出所有数据点的轮廓系数后ꎬ求其均值即可获得平均轮廓系数ꎬ选择平均轮廓系数最大的Ｋ值即是最合适的聚类个数ꎮ分类是指根据已分类的样本信息ꎬ对未分类的元素进行分类ꎮ本项目采用朴素贝叶斯分类ꎮ该算法对缺失数据不敏感ꎬ在数据较少的情况下依然可以使用该方法ꎬ而且相比逻辑回归等分类算法ꎬ朴素贝叶斯可以处理多分类问题ꎮ(３)仿真模拟:本研究采用ＡＮＳＹＳ软件进行两种不同工况下的模拟ꎬ分别为一个验证工况和一个推广工况ꎮ在验证工况下ꎬ采用皮尔逊相关系数评价模拟结果和实测数据ꎬ当二者之间具有极强的相关性时ꎬ说明该模型可以准确计算室内温度分布情况ꎬ进行后续的推广工况ꎻ在推广工况下ꎬ将房间尺寸改为１０ｍˑ７ｍꎬ使用ＤｅｓｉｇｎＭｏｄｅｌｅｒ建立模型ꎬＩＣＥＭ－ＣＦＤ生成计算网格ꎬ通用有限元分析软件进行瞬态模拟计算ꎬ时间步长设置为２ｓꎮ２㊀数据分析及建议２ １㊀数据聚类分析对数据进行整理发现ꎬ在２０ｄ的测试中ꎬ其温度波动曲线基本一致ꎬ因此本文选取测试时段内的部分时段作为典型数据进行研究ꎬ将不同测点位置的温度数据绘制成折线图ꎬ如图４所示ꎮ从图中可见ꎬ所有测点的温度波动趋势基本一致㊁周期与振幅略有不同ꎮ提取所有测点数据的振幅及周期特征做聚类分０８刘魁星ꎬ等:基于空间参数的空调温度传感器位置优化研究析ꎬ当聚类数为３时ꎬ轮廓系数达到最大值ꎬ此时聚类效果较好ꎬ聚类数与轮廓系数对应结果如表１所示ꎮ图４㊀温度测试曲线表１㊀聚类数与轮廓系数对应结果聚类数轮廓系数２０ ９６１３０ ９８２４０ ９４５５０ ７９２㊀㊀由此将２０个测点共分成３类ꎬ每一类与其对应温度测点位置的编号如表２所示ꎮ为便于表述ꎬ后文中将与空调器位于同一墙壁上㊁地面２ｍ㊁空调器１的位置称为α位置(对应传感器位置２)ꎮ表２㊀数据聚类结果测点位置测点编号Ｃｌｕｓｔｅｒ１５ꎬ９ꎬ１０ꎬ１３ꎬ２０Ｃｌｕｓｔｅｒ２４ꎬ７ꎬ８ꎬ１２ꎬ１４ꎬ１７ꎬ１９Ｃｌｕｓｔｅｒ３１ꎬ２(α)ꎬ３ꎬ６ꎬ１１ꎬ１５ꎬ１６ꎬ１８㊀㊀３类测点的典型温度曲线如图５所示ꎮ图中明显可见ꎬ类别１(Ｃｌｕｓｔｅｒ１)对应测点温度波动幅度最大ꎬ全天温度最高相差约２ ４ħꎬ整体温度水平明显低于其他两类ꎻ同时该类测点距离空调近ꎬ几乎都是空调直接吹风的位置ꎬ所以温度波动大ꎬ反应快ꎬ对空调的反馈强烈ꎮ类别２(Ｃｌｕｓｔｅｒ２)温度波动幅度最小ꎬ全天温度最高相差约１ １ħꎬ整体温度水平明显高于其他两类ꎮ且相比于类别１和３ꎬ类别２出现最值的时间具有明显的滞后性ꎮ归其原因在于类别２的测点多位于远离空调或者房间角落的惰性区ꎬ空气流动不图５㊀三类测点的典型温度曲线畅ꎮ类别３(Ｃｌｕｓｔｅｒ３)温度曲线介于前两者之间ꎬ这些测点的位置比较适中ꎬ而且处于比较开阔的位置ꎬ其波动比较均衡ꎮ三类测点的平均指标如表３所示ꎮ表３㊀三类测点的平均特征参数测点位置平均温度/ħ振幅/ħ周期/ｓＣｌｕｓｔｅｒ１２３ ５４２ ４３４２Ｃｌｕｓｔｅｒ２２３ ９３１ １３６１Ｃｌｕｓｔｅｒ３２３ ７９１ ６５５２ ２㊀传感器位置变动分析从上述实验结果来看不同种类的测点之间对应的温度表现存在明显差异ꎬ当空调器温度传感器位于不同测点位置时ꎬ会反馈给空调控制器不同数据ꎬ最终会产生不同的室温分布及能耗表现ꎮ实测数据如图６所示ꎬ当传感器位置从第３类测点对应位置变换到第１类测点对应位置时ꎬ房间整体室温下降ꎬ室温波动周期变小ꎬ房间不同位置的温度差异减小ꎻ当传感器从第３类测点对应位置变换到第２类测点对应位置时ꎬ如图７所示ꎬ房间整体室温上升ꎬ室温波动周期延长ꎬ房间不同位置的温度差异增大ꎮ图６㊀传感器位置从第３类变至第１类图７㊀传感器位置从第３类变至第２类２ ３㊀评价方法２ ３ １㊀一般评价指标本次实验用温度波动方差㊁温度分布方差和耗电量３个参数来评价不同传感器位置对空调器运行的影响ꎮ温度波动方差用来衡量室温在时间维度的变化情况ꎬ温度分布方差来衡量室温在空间维度的分布情况ꎬ这两个参数直接关系到室内舒适度ꎬ参数数值越小表明室温波动稳定㊁温度分布均匀ꎬ室内舒适度高ꎻ耗电量通过空调运行时的智能电表人工读数获取ꎬ用来衡量单位时间内空调能耗水平ꎮ为了更好地１８ＬＩＵＫｕｉｘｉｎｇꎬｅｔａｌ.ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒＳｅｎｓｏｒＰｏｓｉｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＳｐａｔｉａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓ比较ꎬ将３个参数转换成３个指标:温度波动方差指数(ＴＴＶＩ)㊁温度分布方差指数(ＴＤＶＩ)㊁功耗指数(ＰＣＩ)ꎮ３个指标计算方式如式(３)~(５)所示:ＴＴＶＩ＝ðＣｉＳ２ｉ(ðＣ１Ｓ２ｉ＋ðＣ２Ｓ２ｉ＋ðＣ３Ｓ２ｉ)/３(３)ＴＤＶＩ＝ðＣｉＳ２１~２０(ðＣ１Ｓ２１~２０＋ðＣ２Ｓ２１~２０＋ðＣ３Ｓ２１~２０)/３(４)ＰＣＩ＝ðＣｉＰ(ðＣ１Ｐ＋ðＣ２Ｐ＋ðＣ３Ｐ)/３(５)式中:Ｃｉ中ｉ的取值为１㊁２㊁３ꎬ分别代表三类测点ꎻＳ为测点温度数据的方差值ꎻＰ为空调器耗电量ꎮ式(３)中方差下标ｉ为１~２０个测点位置ꎮＴＴＶＩ的计算方式为ꎬ当温度传感器位于某类测点时ꎬ所有测点的数据方差值之和除以传感器位置分别位于３类测点时的方差数据之和的平均值ꎻ式(４)中方差下标取值范围为１~２０ꎬ表示某一时刻空间内２０个测点位置温度数据的方差值ꎮＴＤＶＩ的计算方式为ꎬ当温度传感器位于某类测点时ꎬ所有测点的数据方差之和除以传感器位置分别位于３类测点时的方差数据之和的平均值ꎮＰＣＩ的计算方式为ꎬ当温度传感器位于某类测点时ꎬ空调器的耗电量除以传感器位置分别位于３类测点时耗电量之和的平均值ꎮ计算结果如表４所示ꎮ从计算结果来看ꎬ第１类测点对应位置在控制室温稳定性方面突出ꎬ温度波动方差和温度分布方差均为最小值ꎬ但功耗指数最高ꎻ而第２类测点对应位置与１恰好相反ꎬ室温稳定性控制较差ꎬ但功耗指数最低ꎻ第３类测点对应位置各项均位于前两者之间ꎮ表４㊀三种位置对应指标测点位置ＴＴＶＩＴＤＶＩＰＣＩＣｌｕｓｔｅｒ１０ ８８０ ９３１ １４Ｃｌｕｓｔｅｒ２１ ３７１ １９０ ８１Ｃｌｕｓｔｅｒ３０ ９９１ ０２０ ９８２ ３ ２㊀综合评价指标因温度参数与能耗参数非同一量纲参数ꎬ为综合比较空调运行的性能ꎬ故将运行情况的综合评价指标(ＥＩ)的计算方式定义如式(６)所示:ＥＩ＝２２ＴＴＶＩ＋ＴＤＶＩ＋１ＰＣＩ(６)式中:ＴＴＶＩ为温度波动方差指数ꎻＴＤＶＩ为温度分布方差指数ꎻＰＣＩ为功耗指数ꎻＥＩ为平衡状态下的一个谐波平均值ꎬ该指标综合考虑了室内舒适性和空调耗电量ꎬ数值越低表明空调运行效果越好ꎮ计算结果如表５所示ꎬ从数据中可见ꎬ当空调传感器位于第３类测点时ꎬ运行效果优于其他两类ꎮ表５㊀三种位置综合指标测点位置ＥＩＣｌｕｓｔｅｒ１０ ９８１Ｃｌｕｓｔｅｒ２０ ９８６Ｃｌｕｓｔｅｒ３０ ９７３２ ４㊀推广工况模拟将房间实际参数及室内空调器设定参数输入ＡＮＳＹＳ有限元分析软件对室内温度场进行求解ꎬ室温模拟如图８所示ꎮ对比验证２０个温度传感器测试点的模拟数据与实测数据差别ꎬ由前文可知温度特性曲线通过温度振幅与延迟周期进行描述ꎬ故将验证工况下的模拟数据和实际测试数据归一化后进行对比ꎬ纵坐标为归一化后的测试数值㊁横坐标为测点编号ꎬ如图９所示ꎮ从图中可见在验证条件下ꎬ模拟结果与实验结果高度一致ꎬ仅位置１３㊁１４㊁１５处的温度数据存在明显偏差ꎬ经分析是因为模拟中没有考虑到家具摆放ꎮ模拟计算结果与实测数据皮尔逊相关系数为０ ８２ꎬ属强相关ꎬ且二者变化趋势基本保持一致ꎬ说明模型可以较为准确地反应真实室内温度场ꎮ图８㊀室温模拟图图９㊀温度数值对比㊀㊀在验证工况成立的基础上ꎬ进行推广工况的模拟计算ꎬ在推广条件下ꎬ利用之前聚类结果训练的分类器ꎬ根据模拟室温的振幅和周期两项指标ꎬ将２０个测点位置分为３类ꎮ分类结果如表６所示ꎮ同验证工况下的结果对比可见ꎬ随着房间面积的增大ꎬ测点的２８刘魁星ꎬ等:基于空间参数的空调温度传感器位置优化研究位置特征发生变化ꎬ聚类结果改变ꎮ类别１和类别３对应的点位变少ꎬ类别２对应点位增加ꎬ前文设定的位置α仍属于类别３ꎮ表６㊀实验及模拟工况聚类变化测点位置实验工况推广工况Ｃｌｕｓｔｅｒ１５ꎬ９ꎬ１０ꎬ１３ꎬ２０１ꎬ５ꎬ２０Ｃｌｕｓｔｅｒ２４ꎬ７ꎬ８ꎬ１２ꎬ１４ꎬ１７ꎬ１９３ꎬ４ꎬ６ꎬ７ꎬ８ꎬ１１ꎬ１２ꎬ１４ꎬ１５ꎬ１６ꎬ１７ꎬ１８ꎬ１９Ｃｌｕｓｔｅｒ３１ꎬ２(α)ꎬ３ꎬ６ꎬ１１ꎬ１５ꎬ１６ꎬ１８２(α)ꎬ９ꎬ１０ꎬ１３２ ５㊀房间区域划分及传感器位置校正建议２ ５ １㊀房间区域划分建议通过对聚类结果进行特征分析ꎬ针对温度传感器的布置位置ꎬ可将房间内的区域划分为直接区㊁惰性区和缓冲区ꎮ特征如下:(１)直接区:该区域测点距离空调器较近ꎬ受空调直接吹风影响ꎬ温度波动大ꎬ响应快ꎬ对空调运行状况的反馈作用较明显ꎮ一般情况下ꎬ该区域在空调器送风口３ ２ｍ范围内ꎬ风速或房间大小变化时ꎬ该区域的边界在距空调器送风口２~４ｍ之间变动ꎮ(２)惰性区:该区域测点距离空调器较远或位于房间角落ꎮ空气流动缓慢ꎬ温度波动较小ꎬ对空调运行状态不敏感ꎮ因此ꎬ该区域内测点温度对空调的反馈作用较小ꎮ风速或房间大小变化时ꎬ该区域的边界变动较大且不规则ꎮ(３)缓冲区:该区域位于其他两个区域的中间ꎮ它处于相对开放的位置ꎬ温度波动相对适中ꎮ缓冲区是空调传感器布置位置的理想选择ꎬ它既能保证室内舒适性ꎬ又能兼顾节能ꎮ２ ５ ２㊀传感器位置校正建议本文推荐的空调温度传感器的位置是前面定义的α位置ꎬ它与室内空调器位于同一面墙上ꎬ高２ｍꎬ距空调器１ｍꎬ属于缓冲区ꎮ该测量位置位于墙面上ꎬ便于放置且不受人为活动的影响ꎬ从理论计算和实际操作的角度来看都具有明显优势ꎮ传统室内空调器的温度传感器位于回风格栅处ꎬ属于直接区ꎮ通过分析比较推荐测点温度曲线与原始测点温度曲线的波动振幅和周期特性ꎬ发现周期缩短了２５ｓꎬ波动幅度提高约３５％ꎮ这可以通过增加一个ＲＣ电路来校正温度传感器的输入参数ꎬ以达到调整传感器位置的效果ꎬ对于既有的室内空调器系统来说ꎬ这是一种低成本㊁高效率的优化方案ꎮ３㊀结语本文提出了一种不同空间参数下寻找理想的空调器温度传感器位置的方法ꎬ通过实验和ＡＮＳＹＳ有限元分析软件模拟不同位置传感器反馈情况下的室温表现ꎬ对各个点位进行聚类和分类ꎬ得到最佳传感器布置位置ꎮ基于此结论ꎬ在以后的实际工程中不需要对房间尺寸进行实际测量ꎬ仅通过调整房间参数就可以进行仿真模拟ꎮ这不仅适用于设计阶段ꎬ也适用于实际的施工阶段ꎮ同时ꎬ本文给出了空调温度传感器的推荐位置 α位置ꎬ该位置可使空调运行在舒适与节能的平衡点上ꎮ此外ꎬ还有很多可变因素ꎬ如不同的回风形式㊁房间形状㊁空调器朝向及家具摆放位置等ꎬ可能会产生不同的理想位置ꎬ这是未来研究的方向ꎮ其次ꎬ由于测量点之间的距离较大(１ ５ｍ)ꎬ精确的α位置还需要进一步研究ꎮ参考文献:[１]董旭娟ꎬ闫増峰ꎬ王智伟ꎬ等.夏热冬冷地区典型城市住宅供暖模式选择研究[Ｊ].西安建筑科技大学学报:自然科学版ꎬ２０１４ꎬ４６(６):８６５－８７０.[２]Ｐｅｒｅｚ￣ＬｏｍｂａｒｄＬꎬＯｒｔｉｚＪꎬＰｏｕｔＣ.ＡＲｅｖｉｅｗｏｎＢｕｉｌｄｉｎｇｓＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ[Ｊ].ＥｎｅｒｇｙａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇｓꎬ２００８ꎬ４０(３):３９４－３９８.[３]李敏霞ꎬ党超镔ꎬ飞原英治.Ｒ３２在水平细管内的流动沸腾实验研究[Ｊ].工程热物理学报ꎬ２０１３ꎬ３４(１):１２９－１３２.[４]孙钊ꎬ卢玥明ꎬ常萌萌ꎬ等.使用可卸载变频双转子压缩机提高空调器全年能效[Ｊ].制冷技术ꎬ２０１８ꎬ３８(５):６５－６９.[５]赵运超ꎬ朱萌萌ꎬ刘小生ꎬ等.家用壁挂式空调器室内气流组织数值模拟分析[Ｊ].广西大学学报:自然科学版ꎬ２０１４ꎬ３９(４):９４８－９５４. [６]杨晓ꎬ王健ꎬ刘丙磊ꎬ等.ＰＩＤ调阀在变频空调器中的应用[Ｊ].制冷与空调ꎬ２０１９ꎬ１９(４):７６－８０.[７]曾石ꎬ曾阳.变频空调器的控制原理和运行模式[Ｊ].电气时代ꎬ２００１ꎬ(４):２４－２５.[８]阳必飞.从传感器位置和风速设计上提高一拖多空调的舒适性浅析[Ｃ]//中国制冷学会２００９年学术年会论文集ꎬ中国天津ꎬ２００９:２８６－２８９.[９]刘巧玲ꎬ杜志敏ꎬ晋欣桥.ＶＡＶ空调系统室内温度传感器位置的影响研究[Ｊ].建筑热能通风空调ꎬ２０１３ꎬ３２(１):１１－１４.[１０]闫秀英ꎬ翟志伟.变风量空调房间温度传感器最佳位置预测[Ｊ].制冷学报ꎬ２０１９ꎬ４０(３):６０－６５.[１１]潘黎ꎬ聂悦ꎬ杨建荣.超低能耗建筑用空调系统多参数联合控制技术[Ｊ].制冷与空调ꎬ２０２０ꎬ２０(８):７０－７６.[１２]ＬｉｕＹａｎｚｈｅｎｇꎬＣｈｅｎＪｉｎｇꎬＬｖＹａｚｈｏｕꎬｅｔａｌ.ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＧｒｅｅｎｈｏｕｓｅｗｉｔｈＣＦＤＭｅｔｈｏｄｓａｎｄＯｐｔｉｍａｌＳｅｎｓｏｒＰｌａｃｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓꎬ２０１４ꎬ２６:４０－４４.[１３]ＤｕＺｈｉｍｉｎꎬＸｕＰｅｉｆａｎꎬＪｉｎＸｉｎｑｉａｏꎬｅｔａｌ.ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｅｎｓｏｒＰｌａｃｅｍｅｎｔＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＶＡＶＣｏｎｔｒｏｌｕｓｉｎｇＣＦＤ￣ＢＥＳＣｏ￣ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｒａｔｅｇｙ[Ｊ].ＢｕｉｌｄｉｎｇａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１５ꎬ８５(２):１０４－１１３. [１４]葛宣鸣ꎬ杜志敏ꎬ晋欣桥.基于多传感器信息融合的空调系统变风量优化控制研究[Ｊ].制冷技术ꎬ２０１６ꎬ３６(６):２８－３３.[１５]ＭｉｌｌｉｇａｎＧ.ＡｎＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＥｆｆｅｃｔｏｆＳｉｘＴｙｐｅｓｏｆＥｒｒｏｒＰｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｏｎＦｉｆｔｅｅｎＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓ[Ｊ].Ｐｓｙｃｈｏｍｅｔｒｉｋａꎬ１９８０ꎬ４５(３):３２５－３４２.[１６]汪雨清.Ｋ－ｍｅａｎｓ聚类分析在识别办公建筑运行能耗特征中的应用研究[Ｊ].绿色建筑ꎬ２０２０ꎬ１２(６):４４－４８.ә作者简介(通讯作者):刘魁星(１９８５)ꎬ男ꎬ满族ꎬ吉林白山人ꎬ毕业于天津大学ꎬ供热㊁供燃气㊁通风及空调工程专业ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ研究方向:建筑节能㊁智能建筑(Ｌｉｕｋｕｉｘｉｎｇ１＠ｓｉｎａ.ｃｏｍ)ꎮ３８。
空间目标瞬态温度特性研究
第３ ８卷 第 ３期
２０ ０ ８年 ３月
激 光 与 红 外
ＬＡＳＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖ １３ Ｎ ． ｏ ． ８． ｏ ３
Ｍ ａ ｃ ２ ０８ ｒ ｈ， ０
文 章 编 号 ：０ １５ ７ （０ ８ ０ － ２ －３ １０ — ８ ２０ ） ３０ ３ ０ ２ ０
内热包 括 目标 内部 电子 仪器 和生命 系统所 产生 的废 热， 以及设 备 间的热交换 ； 外部 加热 主要来 源于 太 阳
直接 照射 、 地球 红外 辐 射加 热 以及地 球 大 气 系统 反 射太 阳辐射 加热 。 。
卫 星 在 轨道 上 正 常运行 时 ， 的温度 取决 于 环 它
境条件 和 自身状 况 。根 据 能 量守 恒 原理 ， 以分 析 可 卫星在 宇宙 空 间的热平衡 ， 单位 时间 内 ， 在 卫星从 宇 宙空 间吸 收的热 量 与本 身产 生 的热 量 之 和 ， 等于 卫 星 向宇宙空 间排 除 的热 量 与 内 能变 化 之 和 ， 可 以 则
列 出卫 星在 宇宙 空间 的热 平衡 写 出平衡
影后 温度 的变 化特性 。
关键 词 ： 间 目标 ； 空 瞬态温度 ； 星轨道 ； 外辐 射 卫 红
中 图分 类号 ：Ｎ １ Ｔ ２ 文献标 识码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ａ ｓｅ ｔ Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｅ ｏ ｈ ｐ ｃ ｒ ｅ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ Ｔｒ ｎ ｉ ｎ ｍ ｅ ａ ｕｒ ｆｔ ｅ Ｓ ａ ｅ Ｔａ ｇ ｔ
ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ｒ ｆ Ｔ ｅ ｔａ ｓｅ ｔ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｃ ａ ｇ ｆ ｈ ｐ ｃ ａ ｇ ｔ ｗａ ａｃ ｌｔｄ ｉ ｉ ｅｅ ｔｅ ｒ ｒ ｉ， ｓ ｅ ｉｌ ｈ ｐ ｃ ｃａｔ ｈ ｒ ｎ ｉ ｎ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｈ ． ｔ ｎ ｅ ｏ ｅ ｓ ａ ｅ ｔ ｅｓ ｓｃ ｕ ａｅ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ａ ｈ ｏｂ ｔ ｅ ｐ ｃ ａｌ ｔ ｒ ｌ ｔ ｙ
NX空间系统热简介
NX空间系统热简介NX 空间系统热简介NX 空间系统热是⼀个⽤于空间和⼀般应⽤的综合热和辐射仿真⼯具套件。
与NX Nastran 相同，NX 空间系统热是特定于⾼级仿真环境的。
系统架构提供了Teamcenter ⼯具的完全使⽤，以控制多个设计迭代和案例研究。
热分析结果可以⽤作NX Nastran 求解器中热应⼒和挠曲分析的边界条件。
NX 空间系统热的共轭梯度求解器使⽤了稳定的双共轭梯度技术，以及⼀个预设定条件的矩阵。
它将Newton-Raphson ⽅法⽤于⾮线性条件，使运⾏状况不良的⼤型系统提⾼了性能。
此求解器通过复杂围场和遮挡表⾯的⾃动视⾓因⼦计算，对漫射辐射交换进⾏仿真。
热边界条件和流边界条件均可以定义为恒定的或随时间变化的。
NX 空间系统热包括下列辐射建模特征：辐射仿真辐射交换的完整建模轨道环境加热任意辐射源漫射、镜⾯反射和透射表⾯接合、⾃转装配与⾓度相关的镜⾯反射率、透射率与温度相关的发射率实体中的折射、射线消光辐射计算技术视⾓因⼦，使⽤半⽴⽅体或分析⽅法镜⾯反射的确定性射线跟踪（双程⽅法）视⾓因⼦的迭代校正到消除视⾓因⼦残差辐射交换计算的发散性⽅法共轭梯度求解器技术，⽤以处理很⼤的模型轨道建模和加热选择⾏星、轨道类型⾏星和太阳数据已预加载从⽇期计算的太阳辐射基于⽮量的姿态建模任意旋转、操纵控制轨道计算点输⼊太阳、地球⽮量的选项轨道链集成的轨道观测仪基于原始⼏何体的建模基于原始⼏何体形状的补充建模系统ESARAD/THERMICA ⽅法将基于原始⼏何体的模型导⼊其他辐射仿真应⽤模块，或从其他辐射仿真应⽤模块导出参数的点⽅法轨道加热仿真位于何处？要启动NX 空间系统热，请打开⼀个部件⽂件，然后执⾏以下操作：1. 从开始菜单上，选择应⽤模块→⾼级仿真。
2. 在仿真导航器中，右键单击该部件，然后选择新建FEM 和仿真。
3. 在新建FEM 和仿真对话框中，从求解器列表中选择NX 空间系统热，然后选择⼀种分析类型。
地理信息系统下的空间分析第六章空间数据的量算及统计分析方法0(1)
2、面状地物的面积
面积是面状地物最基本的参数。 在矢量结构下，面状地物以其轮廓边界弧段构成的多边 形表示的。对于没有空洞的简单多边形，假设有n个顶点， 其面积计算公式为：
S
1 2
n
[
2
(
xi
yi
1
-
xi
1
yi
)
(
xn
y1
-
x1
yn
)]
i 1
即： S 12（[ x1y2 - x2 y1）（x2 y3 - x3 y2）（x3 y4 - x4 y3） ...（xn y1 - x1yn）]
最常用的指标包括：
1）多边形长、短轴之比； 2）周长面积比。 其中绝大多数指标是基于面积和周长之比的。
根据多边形的周长面积之比确定的形状系数计算公式 如下：
式中，P为目标物周长，A为目标物面积。 （1）r < 1，表示目标物为紧凑型； （2）r = 1，表示目标物为一标准圆，表示既非紧凑型也 非膨胀型； （3）r > 1，表示目标物为膨胀型。
局部拟合方法只使用邻近的数据点来估计未知点 的值，包括以下几个步骤：
（1）定义一个邻域或搜索范围； （2）搜索落在此邻域范围的数据点； （3）选择表达这有限点的空间变化的数学函数； （4）为落在规则网格单元上的数据点赋值。
重复这个步骤直到网格上的所有点赋值完毕。
1、线性内插法
此方法用于三角网网格内的插值。假设ABCD为一平
第六章 空间数据的量算及 统计分析方法
6.1 空间数据的量算
主要量算方法有： ⑴ 质心量算 ⑵ 几何量算(长度、面积等) ⑶ 形状量算
6.1.1 质心量算
地理目标的质心量算是描述地理目标空间分布的最有 用的单一量算量之一。
空间目标探测与识别方法研究
空间目标探测与识别方法研究一、概述空间目标探测与识别作为航天领域的重要研究方向，旨在实现对地球轨道上各类空间目标的精确探测和有效识别。
随着航天技术的不断发展，空间目标数量日益增多，类型也日趋复杂，这给空间目标探测与识别带来了前所未有的挑战。
深入研究空间目标探测与识别方法，对于提升我国航天事业的国际竞争力、维护国家空间安全具有重要意义。
空间目标探测主要依赖于各类传感器和探测设备，如雷达、光电望远镜、红外传感器等。
这些设备能够捕获空间目标的信号或特征信息，为后续的目标识别提供数据支持。
由于空间环境的复杂性和目标特性的多样性，探测过程中往往伴随着大量的噪声和干扰，这要求我们必须采用先进的信号处理技术来提取有用的目标信息。
空间目标识别则是基于探测到的目标信息，利用模式识别、机器学习等方法对目标进行分类和识别。
识别的准确性直接影响到后续的空间态势感知、目标跟踪以及空间任务规划等工作的质量。
如何提高识别算法的准确性和鲁棒性，是当前空间目标识别领域的研究重点。
本文将对空间目标探测与识别方法进行深入研究，包括探测设备的选择与优化、信号处理技术的研究与应用、以及识别算法的设计与实现等方面。
通过对这些关键技术的探讨，旨在为提升我国空间目标探测与识别的能力提供理论支持和技术保障。
1. 空间目标探测与识别的背景与意义随着科技的飞速发展和人类对宇宙探索的深入，空间目标探测与识别技术逐渐成为当今科研领域的热点。
空间目标包括各类卫星、太空碎片、深空探测器以及潜在的太空威胁等，它们的存在与活动对人类的航天活动、地球安全以及宇宙资源的开发利用具有重要影响。
在空间目标探测与识别领域，通过高精度、高可靠性的技术手段对空间目标进行实时、准确的监测与识别，对于保障航天器的安全运行、预防太空碰撞、维护国家安全和促进航天事业的发展具有重要意义。
对于深空探测和宇宙资源的开发利用，空间目标探测与识别技术也提供了有力的技术支撑。
随着太空竞争的加剧，空间目标探测与识别技术也成为各国军事竞争的重要领域。
室内设计温度标准-概述说明以及解释
室内设计温度标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述：室内设计温度标准作为室内设计的重要组成部分，直接影响着人们在室内的舒适感和健康状态。
在日常生活中，我们经常会面对不同环境下的室内设计温度，如何确定一个合适的标准成为了设计师和居住者共同关注的问题。
本文旨在探讨室内设计温度标准的重要性、影响因素以及不同空间的标准要求，希望能够为室内设计行业提供一定的参考和指导。
发展": {} }}}请编写文章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构:本文将从室内设计温度标准的重要性、影响因素以及不同空间的标准等方面进行探讨。
首先，我们将介绍室内设计温度标准的概念和意义，探讨其在室内环境中的重要性。
然后，我们将分析影响室内设计温度标准的因素，包括气候、建筑结构、人体感受等。
接着，我们将对不同空间的室内设计温度标准进行比较和分析，探讨不同空间的舒适温度范围及调节方法。
最后，结合以上内容，我们将总结室内设计温度标准的重要性，并提出相关建议，展望未来室内设计温度标准的发展方向。
通过这一结构，我们将全面深入地探讨室内设计温度标准相关问题，为读者提供全面的信息和思考。
1.3 目的本文的目的在于探讨室内设计温度标准的重要性，分析影响室内设计温度标准的因素，并对不同空间的室内设计温度标准进行比较和总结。
通过对该主题的深入研究，旨在传达室内设计温度标准对于人们居住和工作环境的重要性，以及如何根据不同空间的需求来确定合适的温度标准。
同时，本文还将探讨当前室内设计温度标准存在的问题和挑战，提出相关的建议和展望未来的发展方向，从而为室内设计领域的进步和提升提供参考和指导。
2.正文2.1 室内设计温度标准的重要性室内设计温度标准对于人们的生活和工作环境至关重要。
一个合适的室内温度可以提高人们的舒适感，提升工作效率，改善健康状况。
在冬季，一个温暖舒适的室内环境可以有效地预防感冒和其他呼吸道疾病的发生。
而在夏季，一个凉爽舒适的室内环境可以避免暑热对身体造成的不适症状，提高人们的工作效率和生活品质。
空间目标温度分布理论分析
Ｔｈｅ ｒ ｔｃ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｆ ｒ Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ ｏ ｐａ ｅ Ｔａ ｇ ｔ ｏ ｅ ｉ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ Ｄｉ ｔ ｉ ｔｏ ｆ Ｓ ｃ ｒ ｅ
收 稿 日期 ：０ ６ １ ７ ２０ —１ —０
算来获得 ， 本文将介绍一种简单实用 的方法来计 算
空 间 目标 的温度分 布 ．
宙空间与 目标的辐射换热同样可以忽略不计 ． 因此 ， 目 表面 温度 的分布 主要 由下 列 因素 决定ｌ ２： 标 １ ＩＪ （） １太阳直接投射到 目标表面的辐射（ 简称太 阳直接 辐射）（ ） ； 地球及其大气 系统直接投射 到 目标表面 ２
衡温度 的一般方法 ， 合具 体实例和相应 的简化条件 ， 大气层外 某空 间 目标 温度分 布进行 了数值 计算 ， 结 对 获得 了其在 不 同的 太 阳入射角 时表 面温度 的分 布曲线 ， 在工程应用 中具有一定 参考价值 ． 关键词 ： 太阳辐射 ； 地球辐射 ； 高空 目标 ； 温度 分布
空 间 目标 温 度分 布 理 论分 析
张发 强 夏 ，
（． １ 合肥电子工程学院 ， 安徽
锐 樊 ，
合肥
祥 杨 华 王 恩宏 ， ，
锦州 １ １０ ） ２ ０ ０
２ ０ ３ ；． ３０ ７ ２ 东北电子技术研 究所 ， 宁 辽
摘
要： 分析了影响空间 目标温度分布 的主要 因素 ， 建立 了空 间 目标热 平衡方 程 ， 并利用 节点 网络法 给出 了求 解空 间 目标平
ｂ ａ ｃ ｑ ａｉｎｏ ｐ ｃ ａｇ ｔｉ ｇｖ ｎａ ｄ ｔ ｅｃ ｒｅ ｔｃｌｕａｉｎｍｅ ｈ ｄｏ ｐ ｃ ａｇ ｔｔｍｐ ｒｔ ｒ ｏ ｙ ｌ ａ ｎ ｅｅ ｕ ｔ ｆｓ ａ ｅｔｒ ｅ ｉｅ ｎ ｈ ｕ ｒｎ ａｃ ｌｔ ｔ ｏ ｆｓ ａ ｅｔｒ ｅ ｅ ｅａ ｕｅｉ ｇ ｔ ｏ ｓ ｏ ｓ ｂ
结构热试验中飞行器内部空间温度测量方法研究
结构热试验中飞行器内部空间温度测量方法研究苏力德;贾二院【摘要】热电偶测温系统是结构热试验中最常用的温度测量系统,热电偶的冷端温度补偿是热电偶测温系统准确性的重要体现.本文分析了热电偶冷端温度补偿的理论依据和方法,为结构热试验中测温时进行冷端补偿提供了依据.在此基础上,为更全面地测量飞行器内部温度数据,提出了一种温度测量的改进方案,并进行了理论分析和试验验证.试验结果表明,该方案完全满足试验委托方提出的温度测量要求.【期刊名称】《工程与试验》【年(卷),期】2018(058)003【总页数】6页(P22-26,99)【关键词】温度测量;热电偶;冷端补偿;电连接器【作者】苏力德;贾二院【作者单位】中国飞机强度研究所,陕西西安710065;中国飞机强度研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】V216.41 引言结构热试验是为了验证高速飞行器结构设计、考核系统性能而进行的试验，试验人员需从结构热试验过程中获取大量的相关温度测量数据，提供给试验委托方用于分析。
正因如此，温度测量系统被认为是高速飞行器结构热试验成败的关键之一。
在现有的诸多测温系统中，热电偶测温系统仍然是热试验中最具优势的温度测量系统。
本文详细介绍了热电偶测温系统的测温原理。
此外，由于空间限制以及考核要求，试验准备过程中不允许在试验件上进行过多的打孔处理，以免影响到试验件原始的热防护性能。
在不影响到试验件原始的热防护性能的前提下，从试验中得到大量的温度测量数据，这也是本文的研究目的。
2 热电偶测温原理热电式传感器是将温度的变化转换为电量变化的测温元件。
其中，将温度的变化转换为电势变化的热电式传感器称为热电偶，将温度的变化转换为电阻值变化的热电式传感器称为热电阻。
最常用的热电式传感器是热电偶，其具有结构简单、测量范围大、测量精度高、使用不需要外加电源等诸多优势，常用于测量金属物体等固体的表面温度。
2.1 工作原理把两种不同的导体A和B组合成如图1所示的闭合回路。
空间目标探测与识别技术及国外发展现状
现在美国使用了近２０部雷达（ＵＨＦＮＩ－ＩＦ波段的ＡＩＴＡ取雷达，Ｃ波段的ＦＰＱ－１４雷 达，Ｘ波段的Ｈａｙｓｔａｃｋ雷达等）以及光电望远镜等光学设备用于探测和监视空间目标，其 空间目标监视系统构成了一个遍布全球的空间目标监视网。袁１为美国空间监视网地基监 视设备主要组成。
系统
相控阵雷达探 测系统
光电目标识别：指通过光电探测系统获取目标的辐射信息或图像信息，并对目标的辐 射／图像信息进行特征提取、处理、分析，最终达到目标几何特征、组成、功能的识别。光 学观测可以获取空间目标反射的可见光亮度、光学图像和红外辐射光谱。利用空间目标的 可见光亮度或红外辐射光谱的变化规律，可以推算目标的姿态稳定情况，再根据卫星的姿 态变化可以将工作卫星从大量的空间垃圾和失效卫星中区分出来；根据自适应光学望远镜 获取的高分辨率光学图像，可推算出目标的几何参数，并据此进行目标识别；红外光谱与 卫星太阳帆板材料、星体表面涂料和有效载荷材料等有关，根据红外光谱信号特征可以达 到识别同一批次或不同类型卫星的目的；此外，利用高分辨率的红外光谱信息和温度特性 还可以对空间目标进行细微特征识别和对有效载荷进行工作状态识别。光电目标识别采用 若干技术从不同的物理特征进行识别。主要的方法有：光度法识别、目标图像特征识别、
３．１ 美国空间目标探测与识别技术发展现状
美国出于利用空问和控制空闯的战略需耍，从６０年代就开始建设。空间探测与跟踪 系统”（ＡＰＡＤＡＴＳ），并随着技术的进步而不断完善，现已建立了庞大且完备的空间目标监 视系统。美国目前的空间目标识别研究主要集中在雷达数据的近实时处理和二维雷达成像 以及二维ＩＳＡＲ图像的特征提取上．２０世纪５０年代末，Ｄ．ＩＣＢａｒｔｏｎ用ＡＮ／ＦＰＳ．１６型跟踪 雷达详细记录了苏联刚发射的第二颗人造卫星ＳｐｕｂａｌｋⅡ的回波信号；２０世纪６０年代末， 林肯实验室为高级研究计划署研制的Ｃ波段观测雷达（简称ＡＬＣ０１７．）获得了近地空间目 标高质量的雷达图像；２０世纪７０年代末，以ＭⅡ林肯实验室研制的远距离成像雷达（ＬＲＩＲ） 为代表，探测距离可达人造卫星同步轨道，分辨率为２５ｅｒａ，实现了对远距离快速旋转目标 的二维雷达成像：目前，现有的Ｈａｙｓｔａｃｋ雷达是一部深空空闯成像雷达．可以产生２５ｅｒａ 分辨率的雷达距离多普勒图像。
SYSTEMA-航天器空间任务及在轨分析工具
Astrium产品概述Thermica Suite航天器热分析太空的热环境对于航天器设计有着重大影响，冷黑的深空空间、太阳热流和地球热流、航天器设备的热功耗和温控设备以及航天器本身的结构等都是重要的影响因素。
Thermica Suite作为专业的航天器热分析工具，由两个主要的分析模块——Thermica 和Thermisol构成，可以精确完整地完成太阳系内各种航天器、各种任务的在轨热分析。
Ther mica是基于蒙特卡洛光线追踪法的热辐射和航天器轨道外热流分析模块，Thermisol则是基于集总参数法的温度场求解器。
按照航天器热分析的流程，Thermica Suite的分析分为如下五大步骤：1、建立航天器的三维模型航天器的三维模型可以在Systema的基础建模模块——Modeller中进行。
该模块中，航天器的三维模型由常见的几何曲面通过布尔运算等构建，按照树状层次结构组织，可按组或零件指定属性，分窗口显示三视图等。
航天器的三维模型也可从外部导入。
如果是Catia或ProE等工具建立的CAD模型，可以通过Step 203格式的中间文件直接导入到Modeller用于分析；如果是结构分析的网格模型，可以通过Nastran的bdf格式中性文件直接导入到Modeller中用于分析。
无论是在Modeller中建立的模型还是导入的模型，都可以在GUI界面下修改其形状、属性等参数，并进行网格划分或细化。
在航天器的热分析中，也有接触热导等是不需要几何模型的，这类热模型可以在Modeller中通过无几何节点构建。
无几何节点还用于热功耗、温控设备等特殊边界条件的模拟。
三维模型或无几何模型的属性都是在Modeller中设置，可以设置发射率/吸收率、漫反射/镜面反射、漫透射/正透射等各种热光学属性，对这些属性的支持使得Thermica不仅可以用于热辐射和轨道外热流分析，也可以用于简单的光学分析。
Modeller模块同时也可以是热分析结果的显示界面，不仅可以显示轨道外热流、温度场等云图结果随时间的变化动画，还可以显示辐射的光路。
城市建筑室外空间热舒适评价分析及优化
requirement of comfort for outdoor activities. In order to improve the outdoor micro-climate, a canopy that covered the project site was proposed. The simulation results showed that optimizing the shading coefficient of the canopy while designing the openings forms can improve the overly heating conditions during summer.Key words outdoor microclimate; thermal sensational index; Ladybug & Honeybee; computational fluid dynamics (C FD)近年来，城市空间布局中室外或半室外的活动场所逐渐增加，鼓励市民增加室外活动、亲近自然，为健康生活创造了良好的物理空间条件。
因此，热舒适度成为室外或半室外活动场所的评价要点之一。
极端的热环境可能对室外活动人员造成感官上的不适，更有甚者会对身体造成一定的伤害。
例如：降低器官生理机能、提升心血管疾病的发病率等[1，2]。
在全球气候变暖的大趋势下，更加需要关注城市微气候中人员活动的安全性和舒适性[3]。
影响室外热环境的因素较为复杂。
其中，一类因素是自然环境条件，主要包括风速、太阳辐射等；另一类因素是人为设计，主要包括建筑群的布局安排、下垫面的形式等[4]。
除了前述客观因素以外，有的评价标准也将人员主观行为列为影响因素之一[5]。
针对人员热舒适，国内外已有多种舒适度评价指标，各个评价指标包含的参数各不相同，且评价标准的侧重点各不同。
本文将对常见的几种室外热舒适评价指标进行文献综述对比，并通过结合实际项目案例进行室外热舒适度的模拟分析计算。
遥感与地理信息系统复习资料
渔业遥感与地理信息系统复习资料说明：题型：1、名词解释5个，5*3分=15分；2、填空30个空，30*1分=30分；3、选择10个，10*1分=10分；4、简答4题，4*5分=20分；5、论述2题，10+15分=25分。
名词解释遥感:通过遥感器“遥远”地采集目标对象的数据，并通过数据的分析来获取有关地物目标、地区或现象的信息的一门科学和技术。
渔业遥感技术:渔场渔情分析:根据所掌握的海洋渔场环境、资源、渔捞等多源信息，采用一定的技术手段和分析方法、对中心渔场、渔期、资源与环境等的时空分布与变化做出合理的分析、判断和预报的一种智力活动。
空间分辨率:指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。
波谱分辨率:指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔（间隔愈小，分辨率愈高）。
时间分辨率:指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。
瑞利散射:当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。
主要由大气中的原子、分子等引起。
其特点是散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱（解释朝霞晚霞红色，解释天是蓝色）；米氏散射:当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。
主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气体溶胶等引起，其特点是散射强度与波长的二次方成反比，并且散射在光线向前方比向后方更强，方向性比较明显；无选择性散射:当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。
其特点是散射强度与波长无关，也就是说，在符合无选择性散射的条件的波段中，任何波长的散射强度相同。
（解释云是白色）大气窗口:电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口。
绝对黑体:如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。
几何校正:遥感成像时，由于飞行器姿态、高度、速度，地球自转等因素而造成图像相对于地面目标发生几何畸变，畸变表现为像元相对于地面目标实际位置发生挤压、扭曲、伸展和偏移等，针对几何畸变进行的误差校正称为几何校正。
空间点目标识别的神经模糊推理系统应用研究
并指出了这种差异对点 目标识别的重要意义． 文献［ — ］ １２ 通过计算和分析卫 星和诱饵绕地球运行一周
内各 时 间点 的表 面温 度场 ， 出将所 研究 的 辐射 波谱 范 围分成 三个 波段 ， 由此提 取 出点 目标 的 ３个 辐 提 并 射特 征 ： 目标在 这 三个 波段 内的辐 射通 量 ． 点 李宏 提 出基 于 Ｂ Ｐ网络 与 Ｄ ｓ理论相 结 合 的点 目标 状 态 ． 下卫 星及其 伴 飞诱饵 的识 别方 法 ， 得 了较好 的效 果 ． 取
ｔ ｎ Ｎ ｍｅ ｉａ ｘ ｅ ｉ ｎ ｎ ｔｅ ｔ ｏ ａ ｇ ｒ ｈ ｒ ｏ ｄ ｃｅ ． Ｉ ｉ ｄ ｍｏ ｓｒｔ ｄ ｔ ａ — ｉ ． ｕ ｒ ｌ ｅｐ ｒ ｏ ｃ ｍｅ ｔｏ ｈ ｗ ｌｏ ｉ ｍｓ ａ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｔ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ｔ ＡＮ ｔ ａ
中图 分 类 号 ：Ｐ １ Ｔ ３ｌ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｓｔ ｙ ｏ ｐａ ｉ ｌＰｏ ｎ ｒ ｅ ｃ ｇ ｉｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ ｕｄ ｆ Ｓ ｔａ ｉ ｔ Ｔａ ｇ ｔＲｅ ｏ ｎ ｔｏ ｓ ｄ ｏ Ｆｕｚ ｙ Ｎｅ ａ ｔ ｒ ｚ ｕｒ ｌＮｅ ｗｏ ｋ
空 间点 目标 识 别 的神 经 模 糊 推 理 系统应 用研 究
郑俊 生 张 继 红 ，
（． １ 东软信息学 院 计 算机 科 学 与 技 术 系， 宁 大 连 １６ ２ ； ． 辽 １０ ３ ２ 大连 交通 大 学 理 学 院 ， 宁 大 连 辽
NX 空间系统热简介
NX 空间系统热简介NX 空间系统热是一个用于空间和一般应用的综合热和辐射仿真工具套件。
与NX Nastran 相同，NX 空间系统热是特定于高级仿真环境的。
系统架构提供了Teamcenter 工具的完全使用，以控制多个设计迭代和案例研究。
热分析结果可以用作NX Nastran 求解器中热应力和挠曲分析的边界条件。
NX 空间系统热的共轭梯度求解器使用了稳定的双共轭梯度技术，以及一个预设定条件的矩阵。
它将Newton-Raphson 方法用于非线性条件，使运行状况不良的大型系统提高了性能。
此求解器通过复杂围场和遮挡表面的自动视角因子计算，对漫射辐射交换进行仿真。
热边界条件和流边界条件均可以定义为恒定的或随时间变化的。
NX 空间系统热包括下列辐射建模特征：辐射仿真辐射交换的完整建模轨道环境加热任意辐射源漫射、镜面反射和透射表面接合、自转装配与角度相关的镜面反射率、透射率与温度相关的发射率实体中的折射、射线消光辐射计算技术视角因子，使用半立方体或分析方法镜面反射的确定性射线跟踪（双程方法）视角因子的迭代校正到消除视角因子残差辐射交换计算的发散性方法共轭梯度求解器技术，用以处理很大的模型轨道建模和加热选择行星、轨道类型行星和太阳数据已预加载从日期计算的太阳辐射基于矢量的姿态建模任意旋转、操纵控制轨道计算点输入太阳、地球矢量的选项轨道链集成的轨道观测仪基于原始几何体的建模基于原始几何体形状的补充建模系统ESARAD/THERMICA 方法将基于原始几何体的模型导入其他辐射仿真应用模块，或从其他辐射仿真应用模块导出参数的点方法轨道加热仿真位于何处？要启动NX 空间系统热，请打开一个部件文件，然后执行以下操作：1. 从开始菜单上，选择应用模块→高级仿真。
2. 在仿真导航器中，右键单击该部件，然后选择新建FEM 和仿真。
3. 在新建FEM 和仿真对话框中，从求解器列表中选择NX 空间系统热，然后选择一种分析类型。
空间目标轨道高度及大小对其表面温度的影响
空间 目标 轨道高度及大小对 其表面温 度 的影 响
白 心 爱
（ 吕梁学 院 物理 系 ， 山西 吕梁 ０３０ ） ３ ０ ０
摘
要 ：应用 热 网 络数 学模 型 及 温度 场 的数 值 解 法 ，通 过 计 算 圆柱 形 目标 在 轨 道 高 度 、 目标
收 稿 日期 ：２ １ —５ Ｉ ０００ 一２
作 者 简介 ： 白心爱 （９ １ ） １７ 一 ，女 ，山西 离 石人 ，副教 授 ．研究 方 向 ：红 外 辐射 ．Ｅ ｍ ｉ ａｘｎｉ０ ４ ａｏ． Ｉｍ・ － ａｉ ：ｂ ｉ ａ２ ０ ＠ｖｈ ｏ Ｉ ｉ ，Ｉ ＿
７ ６
汕头大学学报（ 自然 科 学 版 ）
反 射和 月球 的红外 辐 射对 目标 温 度场 的影 响： ，并结合 各 节 点表 面 之 间 的辐射 换热 、热 传 导 、对 流换 热 、目标 的 内热 源及 目标 自身 向太 空空 间辐 射 的 能量 等 因素 ，得到 目标任 意
一
节点 的热 平衡 方程 为 ：
Ｉ —
Ｅ ＦＩ ＋ （２ ， Ａ Ａ Ｙ Ｐ。 ＋
大小 不 同 时 的 表 面 温度 ，发 现轨 道 高度 与 大 小 会 影 响 目标 表 面 辐 射 及 表 面 温 度 场 的 分 布 ，从
而影 响 突 防 的 效果 ．
关键 词 ：圆柱 形 目标 ；温度 场 ；轨道 高度 ； 目标 大 小
中 图 分 类 号 ：０４ ４ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
头） ，是一 种 典 型 的传 统 突 防方 式 ，也 是 一种 非 常重 要 的对 抗措 施 ． 只 要 进攻 方使 用 足
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假 设 太 阳 帆 板 的 向 阳 面 和 背 阳面 温 度 分 布 均 匀 ，其 热 平 衡 方 程 为
１ 卫 星表 面 温度 平 衡 方 程 的建 立
卫 星在 空 间 中的外热 源主 要包 括太 阳直 接
收稿 日期 ：２ １ ９ ２ ０ ００～ ６ 基 金 项 目 ：中 国 科 学 院 知 识 创 新 项 目 （３３ ３） ０２ ０５ 作 者简 介 ：丁少 华 （９６），男 ，安徽 芜 湖人 ，硕 士研 究 生，主要 研 究 方 向为 空 间 目标 信 息获取 与处 理 。 １８一
（ｈ ｎ ｈ ｉ ｎ ｔ ｕｅｏ ｅｈ ｉ ｌ ｈ ｓ ｓ Ｃ ｉｅｅ ａ ｅ ｆ ｃｅ ｃｓ Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｇ ａ Ｉｓｉ ｔ ｆ ｃ ｎｃ ｙ ｉ ， ｈｎ ｓ ｄ ｍｙ ｏ ｉｎ ｅ， ｈ ｎ ｈ ｉ２ ０８ ， ｈｎ ） ｔ Ｔ ａＰ ｃ Ａｃ Ｓ
ｔ ｒ ｅ ｓ ａｇｔ．
Ｋ ｅ ｗ ｏｒｄｓ： ｓ ｙ ｐａｃ ａ ｇ ｔ；ｔ ｐｅｒ ｕｒ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ ｅｔ ｒ ｅ ｅｍ ａｔ ｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ：ＳＴＫ ；ｉ ｒ ｒ ｄ ｒ ｄｉｔｏｎ ｎｆ ａ ｅ ａ ａ ｉ
０ 引 言
空 问 目标 的 红 外 辐 射 特 性 主 要 是 由其 本 身
ｓｍ ｕｌ ｅｄ． Ｔ ｈｉ ｅ ｅａ ｃ ｅ ｕｌ ｓ ｏ ｏ ｅ ｉ ｐｏｒ ａｎ ｅ ｅ ｅ ｔ ａ ｌ ｏ ｔ ｎｆ ａ ｅ ｔ ｃ ｉ ｐａ ｅ ｉ ａｔ ｓ ｒ ｓ ｒ ｈ ｒ ｓ ｔ ｉ ｆｍ ｒ ｍ ｔ ｔ ｒ ｆ ｒ ｎ ｉ ｌｖａ ｕｅ ｔ ｈｅ ｉ ｒ ｒ ｄ ｄｅ ｅ ｔｏｎ ｏｆｓ ｃ
辐 射 来 实 现 的 。 ４Ｋ 的 宇 宙 背 景 热 源 对 目标 的 辐 射 可 以 忽 略不 计 。因此 ，根 据 能 量 守 恒 原 则 ， 我 们 可 以 得 到 卫 星 各 部 件 外 表 面 的 温 度 平 衡 方
程。
平 衡 方 程 ，分 析 并 给 出 了 不 同 轨 道 倾 角 和 高 度 卫 星 的 温 度 时 间变 化 曲线 。
Ａ ｂｓ ｒａｃ ｔ ｔ： Ｉ ｒ ｒ ｄ ａ ａ ｉ ｎ ｔ ｃ ｉ ｓ ｏｎ ｆｔ ｍ ｐｏｒ ａ ｅ ｈｎｏｌ ｅ ｏ ｔ ｃ ｉ ｈｅｔ ｒ ｅ ｓ ｉ ｎｆ ａ ｅ ｒ ｄｉ ｔ ｏ ｄｅ ｅ ｔｏｎ ｉ ｅ ｏ ｈｅ ｉ ｔ ｎｔ ｔ ｃ ｏｇｉｓ ｆ ｒｄｅ ｅ ｔｎｇ ｔ ａ ｇ ｔ ｎ
标 的红 外 探 测 具 有 比 较 重 要 的参 考 价 值 。
关 键 词 ：空 间 目标 ；温 度 特 性 ； Ｓ Ｋ ；红 外 辐 射 Ｔ 中 图分 类 号 ： Ｔ ２ １ Ｎ １ 文献标识 码 ： Ａ ＤＯＩ １． ６／．ｓ ． ７—７５２１． ．０ ： ０３ ９ｊｓｎ１ ２８８．０１ ５０４ ９ ｉ ６ ０
参 第 筋
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｜ 誊 誊
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文章 编 号 ： １ ７—７ ５２ １ ）５０ １ —４ ６ ２８ ８ （０ １０ —０ ９０
空 间 目标 温 度 特 性 分 析 及 仿 真
丁 少 华 刘 书 峰 陈 小 文 刘 银 年
（ 国科 学 院 上海 技 术 物理 研 究所 ，上 海 ２ ０ ８ ） 中 ０ ０ ３
摘 要 ：红 外 辐 射 探 测 是 空 间 目ห้องสมุดไป่ตู้ 探 测 的 重 要 手 段 之 一 ， 而 空 间 目标 的外 表 面 温 度 是
研 究 其 红 外 辐 射 特 性 所 需 的一 个 重 要 参 数 。利 用 Ｓ Ｋ 软 件 的输 出 数 据 ，分 析 并 仿 真 了 Ｔ
不 同轨 道 倾 角 和 高度 卫 星 的太 阳 帆 板 和 本 体 外 表 面 的 温 度特 性 。该 研 究 结果 对 空 间 目
ｉｓ ｉ ｆ ａ ｅ ａ ｉ ｔｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ． Ｂｙ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｏ ｔ ｕ ａ ａ ｏ ｈ ＴＫ ｏ ｔ ｒ ，ｔ ｅ ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｔ ｎ ｒ ｒ ｄ ｒ ｄ ａ ｉ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｓｎ ｈ ｕ ｐ ｔ ｄ ｔ ｆｔ ｅ Ｓ ｓ ｆｗａ ｅ ｈ ｅ ｒ ｔ ｒ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｈ ｏ ａ ａ ｅｓ ｏ ｈ ａ ｅｌ ｅ ｔ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ａ ｉ ｎ ｎ ｌｉｕ ｅ ｒ ｎａｙ ｅ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆ ｅ ｓ ｌ ｒ ｐ ｎ ｌ ｆｔ ｅ ｓ ｔ ｌ ｔ ｓ ａ ｉ ｒ ｎ ｎ ｌ ｔｏ ｓ ａ ｄ ａ ｔｔ ｄ ｓ ａ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ ａ ｄ ｔ ｉ ｆ ｎ
Ａ ｎａ ｙｓｓ ａ ｍ ｕｌ ｔ ｏ ｆ Ｔｅ ｐｅ ａ ｕ ｅ ｌ ｉ ｎｄ Ｓｉ ａ ｉｎ ｏ ｍ ｒｔ ｒ
Ｃ ｈａｒ ｔ ｉｔ ｃ ａｃ ｅｒ ｓ ｉ ｓ ｏｆ Ｓｐａｃ ｅ Ｔａｒ ｔ ｇｅ
ＤＩ ａ — ｕ ．Ｌ Ｕ Ｓｈ —ｅ ｇ ＮＧ Ｓｈ ｏ ｈ ａ Ｉ ｕ ｆ ｎ ．ＣＨＥＮ ａ — ｎ ｌ ｎ ｎｉｎ Ｘｉｏ ｗｅ ．ｋ Ｕ Ｙｉ— ａ
辐 射 、地 球 红 外 辐 射 和 地 球 反 射 的太 阳辐 射 ，而
其 外 表 面 的 散 热 主 要 是 通 过 向 ４Ｋ 的 宇 宙 背 景
的外 表面温 度决 定的 ［ 。而 目标 的结构 、材料
以及 运 行 轨 道 不 同 ，又 必 然 会 导 致 其 温 度 特 性 不 同 。 文 以 卫 星 为 研 究 对 象 ，建 立 热 模 型 及 热 本