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Fault diagnosis method of link control system for gravitational wave detection 被引量:1
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作者 GAO Ai XU Shengnan +2 位作者 ZHAO Zichen SHANG Haibin XU Rui 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE CSCD 2024年第4期922-931,共10页
To maintain the stability of the inter-satellite link for gravitational wave detection,an intelligent learning monitoring and fast warning method of the inter-satellite link control system failure is proposed.Differen... To maintain the stability of the inter-satellite link for gravitational wave detection,an intelligent learning monitoring and fast warning method of the inter-satellite link control system failure is proposed.Different from the traditional fault diagnosis optimization algorithms,the fault intelligent learning method pro-posed in this paper is able to quickly identify the faults of inter-satellite link control system despite the existence of strong cou-pling nonlinearity.By constructing a two-layer learning network,the method enables efficient joint diagnosis of fault areas and fault parameters.The simulation results show that the average identification time of the system fault area and fault parameters is 0.27 s,and the fault diagnosis efficiency is improved by 99.8%compared with the traditional algorithm. 展开更多
关键词 large scale multi-satellite formation gravitational wave detection laser link monitoring fault diagnosis deep learning
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面向空间引力波探测的激光精密指向机构关键性能测试(特邀)
2
作者 李阳 刘彩云 +7 位作者 傅昌康 张鸿铭 郭弘扬 赵梦阳 高瑞弘 王强 贺东 黄永梅 《光子学报》 北大核心 2025年第2期3-14,共12页
针对超前指向机构的测试需求,采用外差干涉光学系统和差分波前传感技术,以实现角度和距离的高精度一体式测量,并且对系统中的四种主要噪声源进行了分析。实验结果表明在10 mHz~1 Hz的频段内,所研制的超前指向机构指向控制噪声优于10 nra... 针对超前指向机构的测试需求,采用外差干涉光学系统和差分波前传感技术,以实现角度和距离的高精度一体式测量,并且对系统中的四种主要噪声源进行了分析。实验结果表明在10 mHz~1 Hz的频段内,所研制的超前指向机构指向控制噪声优于10 nrad/Hz^(1/2);在20 mHz~1 Hz的频段内,寄生位移噪声优于10 pm/Hz^(1/2)。验证了超前指向机构的性能指标,为推进空间引力波探测的相关技术发展提供了一定的参考依据。 展开更多
关键词 引力波探测 超前指向机构 差分波前传感 寄生位移 精密指向 低频噪声
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望远镜指向抖动与波前畸变耦合的仿真分析(特邀)
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作者 王鹏 张洪霄 +1 位作者 林旭东 李明 《光子学报》 北大核心 2025年第2期50-57,共8页
现有的模型中耦合噪声的提取方法精度不足,提出采用精度更高且速度较快的差分进化算法提取耦合噪声。基于该方法并结合蒙特卡洛仿真给出了满足噪声指标1 pm/Hz^(1/2)和10 pm/Hz^(1/2)@0.1 mHz~1 Hz时的望远镜出瞳波前质量与指向抖动指标... 现有的模型中耦合噪声的提取方法精度不足,提出采用精度更高且速度较快的差分进化算法提取耦合噪声。基于该方法并结合蒙特卡洛仿真给出了满足噪声指标1 pm/Hz^(1/2)和10 pm/Hz^(1/2)@0.1 mHz~1 Hz时的望远镜出瞳波前质量与指向抖动指标,为后期望远镜的制造与指向操控系统提供了理论基础。 展开更多
关键词 空间引力波探测 星间激光干涉 望远镜 波前畸变 指向抖动
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面向多频段激光强度噪声抑制的低噪声光电探测技术研究
4
作者 张震 郭长磊 《光子学报》 北大核心 2025年第2期98-111,共14页
立足于空间引力波探测对NPRO激光器多频段强度噪声的抑制需求,设计完成一款可用于实现NPRO激光器毫赫兹频段强度噪声和中频段弛豫振荡峰同时探测的低噪声光电探测器。该光电探测器采用零漂移运算放大器与高速运算放大器相结合的电路拓... 立足于空间引力波探测对NPRO激光器多频段强度噪声的抑制需求,设计完成一款可用于实现NPRO激光器毫赫兹频段强度噪声和中频段弛豫振荡峰同时探测的低噪声光电探测器。该光电探测器采用零漂移运算放大器与高速运算放大器相结合的电路拓扑结构实现毫赫兹频段内低探测噪声的同时具备15 MHz的探测带宽。该光电探测器的噪声在0.1 m Hz~1Hz频段内的绝对噪声水平低于1×10^(-7)V/Hz^(1/2),在100 k Hz~1 MHz内绝对噪声水平低于2×10^(-8)V/Hz^(1/2)。实测结果显示在0.1 m Hz~1 Hz频段内的绝对噪声水平低于1×10^(-6)V/Hz^(1/2),在100 k Hz~1 MHz内绝对噪声水平低于5×10^(-8)V/Hz^(1/2)。实际噪声水平可满足空间引力波项目对NPRO激光器毫赫兹频段内强度噪声和中频段弛豫振荡峰的探测需求,可用于相关噪声抑制实验研究。 展开更多
关键词 空间引力波探测 激光强度噪声 光电探测技术 主动噪声抑制 噪声分析
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空间引力波探测卫星无拖曳控制系统微扰动机理建模研究(特邀)
5
作者 杨政霖 李青 +4 位作者 邓少龙 王晨 张照国 刘磊 马彩文 《光子学报》 北大核心 2025年第2期15-31,共17页
以“天琴三号”概念卫星为研究对象,从力热控三个方面建立微扰动数学模型,并基于有限元方法建立卫星平台扰动传递函数模型,构建无拖曳系统微扰动集成仿真框架,仿真分析各微扰源对激光精密指向系统的影响。仿真结果表明,无拖曳系统微扰... 以“天琴三号”概念卫星为研究对象,从力热控三个方面建立微扰动数学模型,并基于有限元方法建立卫星平台扰动传递函数模型,构建无拖曳系统微扰动集成仿真框架,仿真分析各微扰源对激光精密指向系统的影响。仿真结果表明,无拖曳系统微扰动引起的精密指向系统开环角度响应在10^(-8)~10^(-7)rad量级,其中,微推力器扰动起主要作用。因此,在设计空间引力波探测卫星的控制系统时,需要考虑无拖曳系统扰动对激光精密指向系统的影响,并且对微推力器扰动进行抑制。 展开更多
关键词 引力波探测 无拖曳系统 微振动 激光指向抖动噪声 集成建模
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空间引力波探测中超低附加相噪频综研究
6
作者 王雷刚 云恩学 +8 位作者 罗鑫 杨腾辉 王弼松 孙思宇 李程运 刘军良 高瑞弘 赵峰 张首刚 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期661-671,共11页
基于激光干涉的空间引力波探测对毫赫兹频段内的时钟噪声抑制水平提出了极高要求,通常通过边带倍频时钟噪声传递和导频音等技术来抑制时钟噪声。针对时钟噪声抑制技术需要的超低附加相噪的电光调制器(EOM)调制微波(2.4 GHz)和导频音射... 基于激光干涉的空间引力波探测对毫赫兹频段内的时钟噪声抑制水平提出了极高要求,通常通过边带倍频时钟噪声传递和导频音等技术来抑制时钟噪声。针对时钟噪声抑制技术需要的超低附加相噪的电光调制器(EOM)调制微波(2.4 GHz)和导频音射频信号(75 MHz),本文设计、搭建并比较了两种微波合成链路。通过低相噪锁相介质振荡器(PDRO)、分频等技术,实现了超低附加相噪频综。经测量,75 MHz导频信号在0.1 mHz、1 mHz、10 mHz、100 mHz、1 Hz处相对应的残余相噪分别为1.06×10^(-3)rad√Hz,8.18×10^(-5)rad√Hz,7.63×10^(-6)rad√Hz,1.30×10^(-6)rad√Hz,1.53×10^(-7)rad√Hz。该导频信号是经2.4 GHz微波分频产生的,后者的残余相噪更低,因而在20 mHz~1 Hz频段内,两者的残余相噪都满足“太极计划”需要。后期经过降低功分、频分等器件的附加相位噪声、减小关键器件的温度敏感度及增加温度控制、导频校正等技术,还可进一步降低该频综的本底噪声,有望在0.1 mHz-1 Hz的整个频段内都满足“太极计划”需求。本文对于频综的研究结果为我国空间引力波探测需要的时频系统研制奠定了坚实基础。 展开更多
关键词 空间引力波探测 太极计划 超低附加相位噪声 频率综合系统
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基于周期微小激励的引力波探测航天器质心辨识
7
作者 王子鸣 黎明 +3 位作者 姚金铭 齐超群 张慧博 张浩 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第3期120-130,共11页
受燃料消耗与结构热变形等因素的影响,空间引力波探测航天器的质量分布会发生变化,质心位置也会发生偏移,严重影响引力波探测精度。面向空间引力波探测航天器高精度质心测量的需求,提出一种基于周期性微小激励的航天器质心辨识方法。首... 受燃料消耗与结构热变形等因素的影响,空间引力波探测航天器的质量分布会发生变化,质心位置也会发生偏移,严重影响引力波探测精度。面向空间引力波探测航天器高精度质心测量的需求,提出一种基于周期性微小激励的航天器质心辨识方法。首先,构建了考虑空间非保守力、重力梯度力及推力器噪声影响的航天器动力学模型。然后,开展了基于空间惯性传感器与星敏感器测量数据的惯性张量辨识及基于推力器周期性微小激励输入方法研究,提出了基于周期微小激励与卡尔曼滤波理论的质心辨识方法。最后,进行了不同周期激励下的仿真模拟验证。仿真结果表明,在三角波形的力矩下,提出的方法能够在2.2×10^(-5)rad极小角度机动下实现2.14×10^(-6)m的高精度质心辨识,从而降低星间链路重建成本,为维持空间引力波探测精度提供了技术途径。 展开更多
关键词 质心辨识 引力波探测航天器 周期微小激励 空间非保守力 卡尔曼滤波
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激光外差干涉皮米级平动测量技术研究
8
作者 徐欣 林湫童 +3 位作者 穆衡霖 李子墨 李岩 谈宜东 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期535-546,共12页
针对空间引力波探测中星内检验质量的高灵敏测量需求,构建了激光外差干涉测量地面模拟系统,开展皮米级平动测量技术研究。首先,开展真空环境下激光外差干涉测量系统的平动灵敏度测试。接着,根据灵敏度结果开展激光外差干涉测量系统噪声... 针对空间引力波探测中星内检验质量的高灵敏测量需求,构建了激光外差干涉测量地面模拟系统,开展皮米级平动测量技术研究。首先,开展真空环境下激光外差干涉测量系统的平动灵敏度测试。接着,根据灵敏度结果开展激光外差干涉测量系统噪声溯源研究,分析多种噪声源作用机理、探索主导噪声源消减方案。最后,在噪声溯源分析的基础上完成激光外差干涉测量系统优化。测试结果表明平动测量灵敏度优于1 pm/Hz^(1/2)@30 mHz-1 Hz。该研究有望为空间引力波探测中皮米级激光干涉测量技术的进一步发展提供可靠的噪声溯源地面测试平台。 展开更多
关键词 空间引力波探测 激光外差干涉 皮米级灵敏度 超精密测量
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太极计划星间激光通信测距的伪随机码选取
9
作者 陈沛权 邓汝杰 +4 位作者 张艺斌 李磐 齐克奇 刘河山 罗子人 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期547-556,共10页
太极计划拟通过扩频通信技术,在干涉链路的基础上,实现星间的激光通信和绝对距离测量。伪随机码的选取是实现通信测距系统的第一步,需对不同的伪随机码的实现原理、相关性、测距误差函数等进行对比分析。本文首先介绍了m序列、Gold序列... 太极计划拟通过扩频通信技术,在干涉链路的基础上,实现星间的激光通信和绝对距离测量。伪随机码的选取是实现通信测距系统的第一步,需对不同的伪随机码的实现原理、相关性、测距误差函数等进行对比分析。本文首先介绍了m序列、Gold序列与Weil序列的生成原理,并采用不同的硬件结构和方法生成相应的伪随机序列,采用GPS的C/A码作为Gold序列与Weil序列进行比较分析选取。在FPGA开发平台实现用于生成Gold序列和Weil序列的硬件电路,并分析不同硬件实现方法的优劣与资源消耗情况。然后,分别计算Gold序列与Weil序列的相关值及其均方根误差,比较Gold序列与Weil序列的伪随机噪声性能。最后,基于测距原理和激光干涉后的码间串扰现象,构建用于测距的误差函数,与理想的误差函数作对比,分析用不同伪随机码测距的优势和劣势。数据表明:Weil序列相关值的旁瓣值范围为-60.27 dB至-24.01 dB、自相关rms为0.303、互相关rms为0.307,指标均优于Gold序列,消耗的硬件资源为Gold序列的30%,误差函数的偏差值更小。Weil序列更适合于太极计划的星间通信测距需求。 展开更多
关键词 空间引力波探测 伪随机码 激光测距 扩频通信
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光读出高精度惯性传感器残余气体噪声仿真研究
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作者 王芳 佘明超 +4 位作者 彭晓东 强丽娥 徐鹏 唐文林 张玉珠 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期612-621,共10页
高精度惯性传感器在航天、导航和精密测量等领域具有广泛的应用前景,对其噪声进行高精度评估具有重要意义。本文提出了一种基于Ray Tracing技术的残气噪声仿真方法。首先,基于真实的惯性传感器模型,模拟在轨条件下残余气体在惯性传感器... 高精度惯性传感器在航天、导航和精密测量等领域具有广泛的应用前景,对其噪声进行高精度评估具有重要意义。本文提出了一种基于Ray Tracing技术的残气噪声仿真方法。首先,基于真实的惯性传感器模型,模拟在轨条件下残余气体在惯性传感器电极笼中的运动,获得残气加速度噪声的统计特性;其次,探究了不同压强和温度对残余气体噪声的影响;最后,分析了敏感轴的残余气体噪声对非敏感轴的间隙大小的依赖关系。仿真结果表明:利用Ray Tracing技术能够模拟追踪残余气体与敏感结构相互作用过程,实现残气加速度噪声在10^(-15)量级的高精度仿真。温度和压强对残气加速度噪声水平具有显著影响,且电极笼与测试质量的间隙减小将导致惯性传感器残气噪声功率谱增大。 展开更多
关键词 空间引力波探测 惯性传感器 残余气体噪声 射线追踪
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空间引力波探测中星间伪码测距建模与仿真分析
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作者 孙晨颖 姚未来 +1 位作者 梁新栋 贾建军 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第6期1826-1836,共11页
为满足空间引力波探测中时延干涉算法(TDI)对米级精度星间距数据的需求,基于激光链路建立星间绝对距离测量系统。该文以空间引力波探测太极计划为背景,通过分析空间引力波探测中星间测距的实现原理,设计了基于伪随机码(PRN)低深度相位... 为满足空间引力波探测中时延干涉算法(TDI)对米级精度星间距数据的需求,基于激光链路建立星间绝对距离测量系统。该文以空间引力波探测太极计划为背景,通过分析空间引力波探测中星间测距的实现原理,设计了基于伪随机码(PRN)低深度相位调制的星间测距模型,分析了测距精度的主要影响因素,并基于直接数字合成器(DDS)模拟外差干涉信号,进行了伪码测距系统的FPGA仿真验证。仿真结果表明,采用该模型可获得的理论测距精度可达厘米量级,达到了空间引力波探测的米级精度需求。该激光测距方案对卫星导航和天基引力波探测的工程应用具有参考价值。 展开更多
关键词 空间引力波探测 星间测距 伪码测距
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空间引力波探测“太极计划”星间姿态-光程耦合噪声迭代拟合与高精度抑制方法
12
作者 叶磊巧 杜明辉 +1 位作者 徐鹏 高瑞弘 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期583-595,共13页
太极空间引力波探测任务采用激光干涉方法测量由引力波引起的皮米尺度距离变化。卫星和可移动光学组件(MOSA)的姿态抖动引起的星间姿态-光程耦合噪声(TTL),将显著降低对引力波信号的灵敏度。为此,需要在数据处理阶段拟合和扣除TTL噪声... 太极空间引力波探测任务采用激光干涉方法测量由引力波引起的皮米尺度距离变化。卫星和可移动光学组件(MOSA)的姿态抖动引起的星间姿态-光程耦合噪声(TTL),将显著降低对引力波信号的灵敏度。为此,需要在数据处理阶段拟合和扣除TTL噪声。本文针对卫星和MOSA的姿态抖动,提出了一种星间TTL噪声抑制算法。首先,对TTL噪声进行一阶线性近似建模,并引入时间延迟干涉(TDI)组合中,得到它在TDI输出中的表现形式;接着,通过比较TDI数据与TDI组合后的TTL噪声模型,建立似然函数;然后,通过极大似然法初步估计TTL耦合系数,从TDI数据中扣除初步拟合的TTL噪声,可估计出残余底噪的统计性质并重新代入似然函数,再次执行TTL耦合系数的极大似然估计;将上述步骤迭代10次,可获得精确的底噪模型;最后,通过马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法得到TTL系数的后验分布,完成TTL噪声的精确拟合,从而实现噪声的有效抑制。结果表明,80%以上的系数估计值都在3个标准差内,80%以上的系数估计与真值相差小于0.1 mm/rad。对于不同水平的TTL系数,抑制后的残余TTL噪声都比次级噪声低一个量级,具有一定鲁棒性,尤其适用于底噪模型未知的实际探测场景,满足空间引力波探测需求。 展开更多
关键词 空间引力波探测 姿态-光程耦合噪声 时间延迟干涉
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基于铌酸锂晶体的光束精密指向控制技术研究(特邀)
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作者 赵卫岗 呼新荣 +2 位作者 葛锦蔓 刁文婷 冯野 《光子学报》 北大核心 2025年第2期39-49,共11页
系统对比分析现有光束指向控制技术,提出了一种基于铌酸锂晶体的高精度电光光束指向控制方法。采用光轴对称结构,有效降低了电光晶体系统的有效热光系数,显著提升了器件的环境适应性能。数值计算和物理仿真证明了光束偏转的可行性。器... 系统对比分析现有光束指向控制技术,提出了一种基于铌酸锂晶体的高精度电光光束指向控制方法。采用光轴对称结构,有效降低了电光晶体系统的有效热光系数,显著提升了器件的环境适应性能。数值计算和物理仿真证明了光束偏转的可行性。器件完成封装后,利用Zygo干涉仪测得器件中心通光区域的透射波像差RMS为0.2λ(λ=632.8 nm),红外电荷耦合器件图像传感器角度测量法,测得系统在15 kV电压下的最大光束偏转角度为1.88 mrad。实验结果证明了该器件设计的有效性和可行性,为基于铌酸锂晶体的高精度光束偏转器件的研发奠定了基础,同时为星间激光干涉系统的半物理地面验证实验提供了关键技术储备。 展开更多
关键词 空间引力波探测 激光干涉测量 光束指向控制 电光晶体 半物理地面验证
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基于双层同步优化策略的星载单锁臂控制器设计方法
14
作者 苏士豪 马龙 +3 位作者 赵欣怡 邵勇斌 尹绪涛 辛明 《光子学报》 北大核心 2025年第2期85-97,共13页
针对单锁臂结构的控制器设计问题,提出了一种双层同步优化策略,在优化控制器结构的同时设计零极点取值。该方法引入延迟裕度作为后验条件,确保系统在航天器轨道周期内的稳定性,结合控制系统的绝对稳定性和相对稳定性约束,建立控制器结... 针对单锁臂结构的控制器设计问题,提出了一种双层同步优化策略,在优化控制器结构的同时设计零极点取值。该方法引入延迟裕度作为后验条件,确保系统在航天器轨道周期内的稳定性,结合控制系统的绝对稳定性和相对稳定性约束,建立控制器结构优化层和参数优化层之间的反馈循环,借助非线性优化算法同步优化控制器结构及参数,在仅需20 dB增益的情况下实现了较高的激光频率噪声抑制比。结果表明,所设计的控制器可使激光频率噪声在0.01 Hz~0.1 mHz频段被抑制5到6个数量级,在0.01 Hz~1 Hz频段被抑制2到3个数量级,满足引力波探测的噪声抑制需求。 展开更多
关键词 空间引力波探测 激光频率噪声抑制 单锁臂控制 双层优化策略 延迟裕度
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引力波探测中激光干涉量子噪声计算
15
作者 曾晓强 李磐 +1 位作者 董鹏 杨然 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期698-703,共6页
量子噪声是影响激光干涉引力波探测能力的主要噪声之一。为应对量子噪声,进一步提高探测灵敏度,本文应用量子传递函数方法对传统迈克尔逊干涉仪的量子噪声源头进行了重新推导。结果表明,对于辐射压噪声和散粒噪声这两类量子噪声,前者可... 量子噪声是影响激光干涉引力波探测能力的主要噪声之一。为应对量子噪声,进一步提高探测灵敏度,本文应用量子传递函数方法对传统迈克尔逊干涉仪的量子噪声源头进行了重新推导。结果表明,对于辐射压噪声和散粒噪声这两类量子噪声,前者可直接归因于干涉仪暗口处真空涨落的正交振幅涨落,后者则仅在一定条件下可完全归因于暗口处的正交相位涨落。在明确量子噪声的源头归属前提下,压缩光技术可提高探测器的灵敏度,但当采取不等臂干涉探测方案时,必须注意两不等臂臂长之间的长度差异。 展开更多
关键词 引力波探测 量子噪声 真空涨落 压缩光
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空间引力波探测航天器光学测距噪声链路指标优化
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作者 方子若 朱振才 +4 位作者 蔡志鸣 李华旺 刘野 汤宁标 侍行剑 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期568-582,共15页
为满足空间引力波探测皮米级测距精度的需求,本文提出了一种星间光学测距噪声链路指标优化方法。该方法通过对设计参数进行优化,在确保星间测距精度的同时提高航天器设计方案的技术可行性。首先,明确优化问题的设计参数及目标函数,结合S... 为满足空间引力波探测皮米级测距精度的需求,本文提出了一种星间光学测距噪声链路指标优化方法。该方法通过对设计参数进行优化,在确保星间测距精度的同时提高航天器设计方案的技术可行性。首先,明确优化问题的设计参数及目标函数,结合Sobol敏感性分析有效识别出关键参数。随后,采用非支配排序遗传算法(NSGAII)对优化问题进行求解,从帕累托解集中筛选出符合需求的最优方案。在此基础上,确定各参数的设计指标并初步构建指标树。通过仿真实验验证了方法的可行性。结果表明:采用本文方法优化噪声链路指标,能够在满足8 pm√Hz光学测距噪声要求的同时,获得技术可行性最高的设计方案。本研究为后续航天器设计阶段指标体系的构建提供了有效的参考思路与框架,具有良好的适用性,为未来的引力波探测任务奠定了基础。 展开更多
关键词 引力波探测 噪声模型 敏感性分析 参数优化 指标体系
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μN级推力器设计与实验研究
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作者 王豪 穆建超 +3 位作者 丛麟骁 李英民 刘捷 乔从丰 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期412-420,共9页
面向精确姿态控制和轨道调整的空间探测任务对航天器推进系统提出微推力、高精度、宽范围连续可调的要求。会切型霍尔推力器具有结构简单、推力范围大、推功比高和寿命长的特点,提出一种通道更窄,磁场更强的μN级会切型霍尔推力器。在... 面向精确姿态控制和轨道调整的空间探测任务对航天器推进系统提出微推力、高精度、宽范围连续可调的要求。会切型霍尔推力器具有结构简单、推力范围大、推功比高和寿命长的特点,提出一种通道更窄,磁场更强的μN级会切型霍尔推力器。在微流量条件下,较窄的通道增大了放电室内推进剂的密度,较强的磁场提高电子的约束效率,促进了电子与推进剂原子的碰撞电离过程,容易实现推进器稳定的推力输出。实验结果表明,选用推进剂Xe,工况为流量范围0.5~1.0 sccm,电压范围0~300 V,实现推力输出范围5.4~518.9μN,响应时间优于150 ms,推力噪声在0.05~1 Hz频段达到0.1μN/Hz^(1/2)。当推进剂Xe流量为0.5 sccm,电压为500 V时,推力输出达到50μN,比冲达到104 s。通过优化磁场设计等,μN级会切型霍尔推力器性能可以进一步提升,有望满足空间探测任务需要。 展开更多
关键词 空间电推进 霍尔推力器 微推进系统 推力测量 引力波探测
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空间引力波探测器中的锁臂控制器设计
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作者 张祎 李明哲 +3 位作者 王童 沈玉霖 杨杰 辛明 《光子学报》 北大核心 2025年第2期71-84,共14页
由于引力波信号非常微弱,需要对引力波探测器中激光系统的频率噪声及强度噪声等进行抑制才能满足引力波探测要求,激光锁臂则是抑制激光频率噪声的关键技术之一。将逆向设计思想引入到激光锁臂控制器的优化设计中,具体采用分层式结构,利... 由于引力波信号非常微弱,需要对引力波探测器中激光系统的频率噪声及强度噪声等进行抑制才能满足引力波探测要求,激光锁臂则是抑制激光频率噪声的关键技术之一。将逆向设计思想引入到激光锁臂控制器的优化设计中,具体采用分层式结构,利用多参数协同优化方式,对科学频段内(0.1 mHz~1 Hz)不同频率处的激光频率噪声抑制比进行协同优化。理论建模分析结果表明:优化后的控制器不仅可以提升激光频率噪声抑制效果,还能大幅度提高引力波信号相对于激光频率噪声及其他技术噪声的信噪比。相关研究成果可推广应用到其他架构的噪声耦合锁臂控制器的优化设计中。 展开更多
关键词 引力波探测 锁臂 激光频率噪声抑制 逆向设计 反馈控制
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激光频率波动对空间引力波探测激光干涉测量的影响分析
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作者 刘宇 张玉珠 +4 位作者 彭晓东 赵梦园 杨震 唐文林 强丽娥 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期179-188,共10页
空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是... 空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是理想的实验手段.基于空间引力波探测激光干涉测量仿真系统,分析了自由运行激光器激光频率波动对其中的科学干涉仪、参考干涉仪和TM干涉仪模型造成的测量误差,并运用直接求导法和Sobol法两种灵敏度分析方法对三种干涉仪模型输出的影响和重要程度进行灵敏度分析.结果表明自由运行激光器激光频率波动造成的干涉仪测量结果变化远大于皮米量级.在本文实验条件下,测量光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为100%,56%,54%,参考光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为0%,44%,46%. 展开更多
关键词 引力波探测 空间激光干涉 激光干涉仿真 激光频率噪声 灵敏度分析
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多阶段偏差修正模型的检验质量磁场重建
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作者 刘野 侍行剑 +2 位作者 蔡志鸣 杨文哲 李华旺 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期596-611,共16页
为了精确评估空间引力波探测任务中检验质量所受到的磁场波动、磁场梯度波动噪声,本文提出了多阶段偏差修正模型MSBCM对检验质量处磁场进行精确重建。在集成学习方法的基础上,本文构建了标准全连接神经网络模块和残差全连接神经网络模... 为了精确评估空间引力波探测任务中检验质量所受到的磁场波动、磁场梯度波动噪声,本文提出了多阶段偏差修正模型MSBCM对检验质量处磁场进行精确重建。在集成学习方法的基础上,本文构建了标准全连接神经网络模块和残差全连接神经网络模块作为多阶段偏差修正模型的弱预测模型。每个弱预测模型都将对前序模型的预测偏差进行修正,最终构成强预测模型,实现对检验质量处磁场的精确重建。在对LISA Pathfinder、eLISA和太极二号空间引力波探测航天器的检验质量处的磁场重建实验中,与其他方法相比MSBCM方法在敏感轴方向的平均相对误差最小。模拟在轨实验中,MSBCM方法重建检验质量1敏感轴方向的磁场波动和磁场梯度波动加速度噪声的均方根误差分别为1.68×10^(-17)(m/s^(2)/Hz^(1/2))和4.00×10^(-17)(m/s^(2)/Hz^(1/2))。此外,MSBCM在重建检验质量2敏感轴方向的磁场波动和磁场梯度加速度噪声的均方根误差仅次于距离加权法,分别为1.72×10^(-16)(m/s^(2)/Hz^(1/2))和2.93×10^(-16)(m/s^(2)/Hz^(1/2)),充分验证了本文提出方法在评估在轨空间引力波探测检验质量处磁场的优势。 展开更多
关键词 空间引力波探测 磁场重建 集成学习 多阶段偏差修正
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