ساختارهای جوی موجود درتروپوسفر نشان داده شده با تصاویر با وضوح بالا از رادار جو میانی و بالا در حالت تصویربرداری پیوسته

Atmospheric structures in the troposphere as revealed by high-resolution backscatter images from MU radar operating in rangeimaging mode

چکیده

مقدمه

روش ها/ آزمایشات

نتایج و بحث

ساختارهای رایج جوی مشاهده شده در طول کمپین های shUREX

لایه های نوسانی و همرفتی در سطوح میانی ابرها

ساختارهای موجی و بی ثباتی کلوین – هلمهولتز

لایه مرزی همرفتی

ساختارهای لایه و صفحه (S&L)

سازه های دارای نوسانات موجی

نتیجه گیری ها

منابع

چکیده

رادارهای باند VHF استراتوسفر / تروپوسفر (ST)در حالت تصویر برداری پیوسته فعالیت نمی کنند. همچنین، کیفیت فیزیکی تصاویر گرفته شده حدود 150m است. تنها استثنای موجود مربوط به رادار میان جوی و فرا جوی دانشگاه کیوتو (MU) در ژاپن است. تصویر برداری پیوسته با استفاده از اختلاف فرکانس در سال 2005 در این مرکز انجام شد و از آن پس مورد استفاده قرار گرفت. در طول مدت انجام آزمایش ها توسط رادار UAV شیگاراکی در بهار / تابستان 2015، 2016 و 2017، رادارMU در حالت تصویر برداری پیوسته عمل کرد تا کیفیت بالا برای تصاویر گرفته شده در فاصله 20 متر در برابر نسبت سیگنال به صدا (SNR) ایجاد شود. تصاویر زمینه ای کاپون نشان دهنده اختلاف در ساختار جوی در رطوبت جو همراه با جرئیات کامل هستند. این تصاویر برای توسعه سنسورها در خودروهای هوایی بدون سرنشین (UAV) و بررسی این ساختارها در قالب زمان بسیار مفید هستند. هدف این تحقیق، ارائه و بحث در مورد چنین ساختارهایی درجو است تا بتوان با ارائه دینامیک ها چشم انداز جامعی ارائه کرد. این ساختارها شامل امواج کلوین – هلمهولز (K –H) تولید شده توسط بی ثباتی کششی، لایه های موجی تولید شده میان ابری (MCT) و بی ثباتی های حاصل از همرفتی در جو مرطوب، لایه مرزی همرفتی(CBL) و ساختارهای لایه ای & صفحه ای( S&L) می باشند که در ستون جوی طبقه بندی شده اند. فیلم های بدست آمده از تصاویر رادار که در طول کمپین های سال های 2015 و 2016 گرداوری شده اند در فایل ضمیمه 1 ارائه شده اند تا بتوان با استفاده از آنها تکامل متغیر و جالب ساختارهای جوی را در رادار MU تشریح کرد.

نتیجه گیری ها

تصاویر گرفته شده با کیفیت از رادار MU که در حالت تصویر برداری پیوسته در طول کمپین های ShURE گرفته شده اند (لاک و همکاران 2001 – لاک و همکاران 2010 – لاک و همکاران 2018) نشان دهنده اختلاف در ساختارجوی با جزئیات کامل هستند. همچنین با توجه به این تصاویر می توان تکامل زمانی را مشاهده کرد. ما در این تحقیق به بحث در مورد مثال های مربوطه پرداختیم و اهمیت احتمالی آنها را در دینامیک های جوی ارائه کردیم. به هر حال، دیدن تصاویر و فیلم های گرفته شده از رادار برای تائید تکامل این ویژگی ها بهترین گزینه می باشند. همچنین، فیلم های گرفته شده را به صورت فایل مازاد 1 نشان داده ایم. امیدواریم که این فیلم ها اپراتورهای رادار ST را متقاعد سازند تا از تصاویر درحالت تصویر برداری پیوسته در محور عمودی رادارها استفاده کنند، از این رو این احتمال وجود دارد که بتوان تکامل ویژگی های جوی بیان شده در رادارهای بالا را ترسیم کرد.

Abstract

VHF band stratosphere/troposphere (ST) radars around the globe are seldom operated in range-imaging mode. As such, the typical range resolution of their backscatter images is about 150 m. The only exception is the Kyoto University’s Middle and Upper Atmosphere (MU) radar in Shigaraki, Japan. Range imaging using frequency diversity was implemented there in 2005 and has often been used since then. During the Shigaraki UAV Radar Experiment (ShUREX) campaigns in the spring/summers of 2015, 2016, and 2017, the MU radar was operated in range-imaging mode to provide a range resolution of typically 20 m, for good signal to noise (SNR) ratios. The resulting Capon backscatter images revealed a variety of atmospheric structures in the moist troposphere in great detail. They were also quite useful in deploying in situ sensors on board unmanned aerial vehicles (UAVs) to probe such structures in near real time guided by the images. The goal of this paper is to present and discuss some such structures of interest to atmospheric dynamics collectively, to provide an overarching view. They include Kelvin-Helmholtz (KH) billows generated by shear instability, mid-level cloud-base turbulence (MCT) layers generated by convective instability in a moist troposphere, convective boundary layer (CBL), and sheet and layer (S&L) structures in a stably stratified atmospheric column. Videos of radar images collected during the 2015 and 2016 campaigns are included as Additional file 1 to demonstrate the fascinating, ever-changing evolution of atmospheric structures over the MU radar.

Conclusions

The high-resolution Capon images from the MU radar, operated in range-imaging mode (Luce et al. 2001, Luce et al. 2010, Luce et al. 2018a) during the ShUREX campaigns revealed a variety of atmospheric structures in great detail. It was also possible to see their evolution in time. We have presented and discussed some examples of such structures of potential importance to atmospheric dynamics. However, it is best to see videos of the radar images to appreciate the evolution of these features. As such, we have presented the videos as Additional file 1. It is our hope that these videos persuade ST radar operators around the world to implement range-imaging mode of operation on at least the vertical beam of their radars, so that it is possible to visualize the evolution of atmospheric features above those radars.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ساختارهای جوی موجود درتروپوسفر نشان داده شده با تصاویر با وضوح بالا از رادار جو میانی و بالا در حالت تصویر برداری پیوسته

Atmospheric structures in the troposphere as revealed by high-resolution backscatter images from MU radar operating in rangeimaging mode

هواپیمای بدون سرنشین زیر آب با دوربین پانورامیک برای شناسایی خودکار ماهی بر اساس یادگیری عمیق

Underwater-Drone With Panoramic Camera for Automatic Fish Recognition Based on Deep Learning

چکیده

1- مقدمه

2- طراحی پهباد زیرآبی

الف) ماژول محاسباتی اصلی و گسترش دادن آن

ب) طراحی چارچوب

ج) تولید تصویر پانورامیک 360 درجه

3- شناسایی خودکار ماهی براساس یادگیری عمیق

الف) یادگیری عمیق و ساختار شبکه

ب) مجموعه‌ داده و داده افزایی

4- نتایج تجربی

الف) پهباد و دوربین پانورامیک 360 درجه

ب) نتایج تشخیص ماهی

ج) بحث در مورد پهبادهای دیگر

5- نتیجه‌گیری

چکیده

پیشرفت بالای فن‌آوری پهباد سبب استفاده از پهبادها در گستره‌ی متنوعی از حوزه‌ها شده است. همچنین، از این پهبادها عمدتا به‌عنوان وسیله‌ی حمل‌ونقل هوایی بدون سرنشین استفاده می‌شود. ما اعتقاد داریم که پهبادهای زیرآبی به یک موضوع تحقیقاتی مهم در آینده‌ی نزدیک تبدیل خواهند شد و یک بازار در این زمینه ایجاد می‌گردد. ما یک پهباد زیرآبی با دوربین پانورامیک 360 درجه که به‌عنوان چشم پهباد عمل می‌کند را توسعه دادیم. طراحی براساس سخت‌افزار متن- ‌باز انجام گرفته است که این طراحی به‌عنوان یک متن- ‌باز برای مشارکت جهت تولید نوآوری از جمله در پهباد به اشتراک گذاشته خواهد شد. کارکرد دوربین پانورامیک 360 درجه از طریق اصلاح کردن تصاویر گرفته شده به‌وسیله‌ی دو عدسی چشم ماهی ایجاد شده است. پهباد زیرآبی به‌وسیله‌ی گسترش دادن ماژول محاسباتی Raspberry Pi طراحی شده است، چارچوب آن نیز به‌وسیله‌ی OpenSCAD طراحی گردیده است و صفحه‌ی مدار چاپی نیز با استفاده از MakePro طراحی شده است. ما جهت بررسی عمکلرد پهباد زیرآبی، بر روی تشخیص ماهی متمرکز شده‌ایم تا گونه‌های ماهی را در یک دریاچه‌ی طبیعی جهت کمک به محافظت محیط‌زیست اصیل بررسی نماییم. شناسایی ماهی براساس یادگیری عمیق انجام شده است که امروزه یک موضوع بسیار مهم در زمینه‌ی نحقیق هوش مصنوعی به‌شمار می‌آید. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که عمکلرد پهباد زیرآبی به‌صورت خودکار در غواصی در داخل دریاچه به‌دست می‌آید. تصاویر پانورامیک 360 درجه به‌‌صورت درست تولید شده است. شناسایی ماهی به‌وسیله‌ی یادگیری عمیق، 87% دقت به‌دست می‌آورد. 

5- نتیجه‌گیری

این پژوهش یک پهباد زیرآبی را ارائه داده است که مجهز به عدسی‌های چشم ماهی و کارکرد یک دوربین پانورامیک 360 درجه‌ برای ایجاد کردن تصاویر پانورامیک با استفاده از یک الگوریتم تولید کردن تصویر بوده است. تولید کردن تصویر پانورامیک 360 درجه‌ و پهباد زیرآبی با استفاده از سخت‌افزار متن‌باز توسعه داده شده است؛ ماژول‌های محاسباتی بر روی یک ماژول محاسباتی Raspberry Pi گسترش داده شده‌ است. ما یک پهباد زیرآبی خودکار را پیاده‌سازی کرده‌ایم و نتایج را در یک دریاچه به‌دست آورده‌ایم. تصاویر پانورامیک 360 به‌صورت صحیح تولید شده‌اند. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که تقریبا همه‌ی گونه‌های ماهی با نرخ تشخیص بیش از 85% با استفاده از AlexNet و GoogLeNet (در AlexNet، 87% تشخیص به‌دست آمده است) تشخیص داده شده‌اند. زمان تشخیص برای 115 تصویر، 6 ثانیه طول کشیده است. پس ممکن است AlexNet به دلیل دقت بالا برای کاربرد در زمان واقعی استفاده گردد. ما در آینده قصد داریم جهت بهبود پهباد زیرآبی، از آن در سطح عملی استفاده کنیم.

Abstract

Highly developed drone technology enables the use of drones in a wide variety of areas. However, those drones are mainly used in the unmanned aerial vehicles. We believe that underwater drones will become a big research topic and find a market in the near future. We developed an underwater drone with a 360° panoramic camera acting as the “eye”of the drone. The designs are based on the open-source hardware and will be shared as an open-source for contributing to the innovation of manufacturing including drone. The function of the 360° panoramic camera is generated by correcting the images taken by two fisheye lenses. The underwater drone was designed by extending the Raspberry Pi compute module, the frame was designed by OpenSCAD, and the printed circuit board was designed by MakePro. As for the application of the underwater drone, we focused on fish recognition for investigating fish species in a natural lake to help protect the original environment. Fish recognition is based on deep learning, which is the biggest topic in the artificial intelligence research field today. Experimental results show that the function of the underwater drone achieved at diving in the leak automatically. The 360° panoramic images were generated correctly. Fish recognition achieved 87% accuracy by deep learning.

V- CONCLUSION

This paper presented an underwater drone equipped with fisheye lenses and with the function of a 360-degree panoramic camera for taking panoramic images by using an image generation algorithm. The 360-degree panoramic image generation and the underwater drone were developed with open-source software; the compute modules were extended on a Raspberry Pi compute module. We implemented an automatic underwater drone and conducted experiments in a lake. The 360-degree panoramic images were generated correctly. The experimental results showed that almost all fish species were recognized with a recognition rate higher than 85% with AlexNet and GoogLeNet (AlexNet achieved 87%). The recognition time for 115 images was 6 seconds. Hence, AlexNet may be used in a real-time application with high accuracy. In the future, we aim to improve the underwater drone to a practical level.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

هواپیمای بدون سرنشین زیر آب با دوربین پانورامیک برای شناسایی خودکار ماهی بر اساس یادگیری عمیق

Underwater-Drone With Panoramic Camera for Automatic Fish Recognition Based on Deep Learning

فاکتورهای موثر در خطر خستگی خلبان خطوط هوایی

Factors contributing to the risk of airline pilot fatigue

چکیده

1. مقدمه

2. مرور بر مقالات

3. مدل خستگی خلبان

4. روش شناسی

5. نتایج

6. جمع بندی

منابع

چکیده

خستگی یکی از مهم ترین موضوعات در زمینه هوانوردی است زیرا می تواند بر روی امنیت بسیاری از افراد تاثیر داشته باشد. هدف این مطالعه، شناسایی کردن عواملی است که بر روی خستگی خلبانان تاثیر دارد. این مطالعه یک مدل خستگی برای خلبانان هواپیما ها ارائه می کند. خستگی بر اساس کاهش توانایی فیزیکی، روانی و کم بود استراحت تعریف می شود. بر اساس 929 پاسخ که از خلبان های مختلف به دست آمده است، این مطالعه تایید می کند که خستگی خلبان ها تحت تاثیر هفت متغیر مختلف می باشد- جهت پرواز، زمان بندی برای خدمه، همکاری ، محیط هواپیما، تخصیص های شغلی، تفاوت های قومیتی و محیط هتل. نتایج نشان می دهد که این عوامل بر روی خستگی فیزیکی، روانی و کمبود استراحت تاثیر دارند .این یافته ها می تواند بر روی کاهش خستگی خلبان کمک کند که موضوع مهمی در زمینه خستگی فیزیکی، روانی و کمبود استراحت در هوانوردی می باشد.

مرور بر مقالات

نظرات عمومی در رابطه با خستگی

خستگی، علت ها و مکانیزم و نتایج آن همیشه موضوعات گفتمان ها و مطالعه های مختلف بوده اند. در اصل، خستگی به عنوان نتیجه حالتی تعریف می شود که در آن فرد احساس خستگی یا خواب آلودگی می کند. مباحث زیادی در زمینه های مختلف درباره خستگی وجود دارد اما تا کنون هیچ تعریفی در رابطه با خستگی ارائه نشده است که مورد موافقت همه باشد (Noy et al., 2011). با وجود اهمیت این موضوع در زمینه سلامتی و ایمنی، پیشینه طولانی از عدم توافق در رابطه با عملیاتی سازی روش های رفع خستگی در زمان بررسی تلاشهای فردی در زمینه حمل و نقل و افراد عامل، وجود دارد (Phillips, 2015).

خستگی به صورت یک شرایط فیزیولوژیک و روانی تعریف می شود که فرد در آن عملکرد بهینه ندارد که این حالت معمولا بر اساس تلاش زیاد ایجاد می شود. درجه و ابعاد این شرایط مبتنی بر حالت و زمینه فعالیت فرد می باشد. خستگی باعث می شود که استراتژی ها و یا استفاده از منابع فردی دچار تغییر شود (Phillips, 2015). دیکشنری آکسفورد فرسودگی را به صورت خستگی بیش از حد تعریف می کند که به خاطر خستگی و یا تلاش بیش از حد از طرف فرد ایجاد می شود (Oxford, 2013). ناسا نیز خستگی را به صورت احساس خستگی، خواب آلودگی و یا کاهش توانایی ها تعریف می کند (NASA, 1999).

به علاوه تعاریفی که در جدول 1 ارائه شده است، دو تعریف مهم دیگر در رابطه با خستگی در صنعت هوا نوردی وجود دارد. اولین تعریف توسط ICAO ارائه شده است که خستگی را به صورت یک حالت فیزیولوژیک یا کاهش توانایی های عملکردی روانی و فیزیکی تعریف می کند که در اثر کاهش خواب یا طولانی شدن دوره بیداری ، تغییر فاز های ساعت بدن و یا افزایش بار کاری ( چه از نظر روانی و چه از نظر فیزیکی) تعریف می کند که باعث می شود آگاهی و هوشیاری اعضای خدمه و یا توانایی آن ها برای عملکرد ایمن و یا انجام وظایف خودشان به درستی کاهش پیدا کند (ICAO 2010). سپس، خستگی شامل خستگی های فیزیکی و روانی با بازه مختلف از علائم می باشد مانند خستگی در چشم ها، خمیازه کشیدن و افزایش پلک زدن. خستگی کاربرد های بسیار مهمی برای محیط کاری و ایمنی در زمینه حمل و نقل دارد و نشانه منفی بسیاری از بیماری های حاد و مزمن می باشد (Tran et al., 2010) . ( جدول 2).

یک روش ارایش پرواز ماهواره ای که موقعیت یابی و ردیابی را فراهم می کند

A satellite formation flying approach providing both positioning and tracking

چکیده
1- مقدمه
2- توصیف عملیات سیستم
2-1- مورد سیم پیچ مرجع
2-2- مورد گروه ماهواره ها
3- رزولوشن و دقت
4- یک ارائه آزمایشی از بازخورد و کنترل در رابطه با سیستم رهیابی
5 نتیجه گیری
ضمیمه A- اجزای میدان مغناطیسی در یک حلقه جریان

چکیده

یک روش میدان مغناطیسی در اینجا ارائه می شود که بموجب آن تعداد زیادی از ماهواره های نزدیک به هم می توانند تعیین موقعیت شوند و نسبت به یکدیگر جهت گیری کنند، اما همچنین می توانند در 6 درجه آزادی ردیابی شوند. این موضوع با استفاده از میدان های فرکانس تسهیم مغناطیسی انجام شده است، جایی که در آن سیم پیچ ها ی موجود در هر ماهواره به آنها اجازه می دهند تا میدان های مغناطیسی را ایجاد نمایند، و با میدانهای مغناطیسی ماهواره های دیگر تعامل داشته باشند، و میدان های مغناطیسی اطراف را مدلسازی کنند. با انجام این کار، یک ماهواره می تواند یک میدان متناوب را جهت فشار دادن یا کشیدن در مقابل آن انتخاب کنند و گشتاور آن را فراهم آورند و یا به منظور تعیین محل و جهت گیری نسبی آن نسبت به دیگر ماهواره ها مدلسازی کنند. در اینجا نظریه ای ارائه شده که قابلیت این روش را همراه با مزایا و محدودیت های آنها نشان می دهد. یک سیستم آزمایشی با داشتن 3 درجه آزادی ساخته شد و به منظور نشان دادن سیستم کنترل بازخورد مورد استفاده قرار گرفت ، جایی که درآن به یک ماهواره دستور حرکت به مکانی داده می شود و آن (ماهواره) با استفاده از تعامل با ماهواره های اطراف و تولید نیروها و گشتاورها و جهت یابی موقعیت و جهت آنها این فرایند را به انجام می رساند.

5- نتیجه گیری

ما یک سیستم رهیابی نسبی را برای گروهی از آرایش پروازی ماهواره ها نشان دادیم. این سیستم به قرارگیری سیم پیچها در هر ماهواره و استفاده از این سیم پیچها برای ایجاد میدان مغناطیسی مدوله در فرکانسهای مختلف متکی است. این موجب می شود تا هر ماهواره بتواند ولتاژهای القایی را در سیم پیچ نظارت کند- با نمونه برداری از میدانهای مغناطیسی فرکانس تسهیم شده- و از آن برای تعیین موقعیت و تنظیم آن در رابطه با ماهواره های دیگر در پرواز استفاده کند. ما نشان داده ایم که رزولوشنهای موقعیت زیر میکرون با استفاده از این روش امکانپذیرند، اما مسائل جریان گردابی موجب محدودیت دقت این روش می شود. اگرچه، این برنامه ها در جاییکه ماهواره ها در جایگاه خود قرار دارند، مانند ثابت کردن موقعیت و زوایای آینه ها در تلسکوپهای فضایی چند المانی در آینده، به رزولوشن بستگی دارند، نه دقت آن. موقعیت بهینه نهایی آینه با فرایند تطبیق فوکوس تعیین می شود و پس از آن آنها فقط باید حفظ شوند. کاربردهای دیگر مانند کنترل حرکت گروه ماهواره ها، ممکن است تنها مستلزم دقت چند میلی متری موقعیت آن باشند و ما سطح عملکرد را با یک سیستم آزمایشی غیر ایده آل نشان دادیم. کارهای آینده در این زمینه، به انتخاب برنامه های خاصی بستگی دارد.

Abstract

A magnetic field approach is presented whereby a large number of closely located satellites can be positioned and oriented relative to each other, but can also be tracked in six degrees of freedom. This is accomplished by using frequency-multiplexed magnetic fields where coils are placed on each satellite to allow them to generate magnetic fields, to interact with the magnetic fields from other satellites, and to sample the surrounding magnetic fields. By doing this, a satellite can choose which alternating field to push or pull against, to provide torque about, or to sample in order to determine its location and orientation relative to the other satellites. Theory is provided demonstrating the capability of this approach along with its advantages and limitations. An experimental system allowing 3 degrees-of-freedom was constructed and used to demonstrate a feedback and control system where a satellite is told to move to a location and it does this by interacting with the surrounding satellites to both generate forces and torques and to track its position and orientation.

5- Conclusions

We have demonstrated a relative navigation system for satellites flying in formations or swarms. The system relies on placing coils on each satellite and using these coils to generate modulated magnetic fields at different frequencies. This allows each satellite to monitor the induced voltages on its coils—sampling the frequency multiplexed magnetic fields—and using this to determine its position and attitude relative to the other satellites in the formation. We have shown that sub-micron position resolutions are possible using this approach, but that eddy current issues limit the accuracy of the approach. Even so, applications where the satellites are held in position, such as fixing the position and angles of the mirrors on a future multi-element space telescope, depend on resolution and not accuracy. The mirror’s final optimal positions are determined by a focus adjustment process and after that they only need to be held. Other applications, such as controlling the motion of a swarm of satellites, may only require millimeter position accuracy and we have demonstrated that level of performance with a non-ideal experimental system. Future work in this area will be dependent upon choosing a specific application.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک روش ارایش پرواز ماهواره ای که موقعیت یابی و ردیابی را فراهم می کند

A satellite formation flying approach providing both positioning and tracking

سیستم دوریبیت پلاسما مغناطیسی برای نانو ماهواره ها و میکرو ماهواره ها با استفاده از تداخل گشتاور مغناطیسی با پلاسما فضا در مدار زمین کم

Magnetic plasma deorbit system for nano- and micro-satellites using magnetic torquer interference with space plasma in low Earth orbit

چکیده
1- مقدمه
2- دی اوربیت پلاسمای مغناطیسی
2-1- مفهوم اساسی MPD
2-2- برآورد طول دی اوربیت با استفاده از یک رویکرد تحلیلی
2-3- مصرف نیرو و جرم سیستم MPD
2-4- بحث در خصوص مشکلات فنی مانع از تحقق MPD
3- شبیه سازیهای عددی
4- نتیجه گیری
ضمیمه A- وابستگی مقیاس گشتاور مغناطیسی ایجاد شده با یک MTQ

چکیده

ما یک سیستم دی اوربیت پلاسمای مغناطیسی (MPD) را با استفاده از گشتاورهای مغناطیسی (MTQs) برای القای دی اوربیت نانوماهواره و میکرو ماهواره ارائه می دهیم. در حال حاضر، بقایای فضای مداری از این ماهواره ها ، موضوع نگرانی فزاینده ای برای همه ماهواره ها هستند؛ به هر حال، سیستمهای دی اوربیت در بیشتر این ماهواره ها نصب نشده اند. بطور کل، نانوماهواره ها و میکروماهواره ها دارای محدودیتهای شدیدی در مصرف نیرو، هزینه و جرم هستند؛ بنابراین، نصب اجزای بیشتر که در وظایف اصلی آن مورد استفاده قرار نمی گیرد، کار دشواری است. سیستم MPD ارائه شده در این مطالعه از نیروی کشش ایجاد شده با واکنش بین پلاسمای این-اوربیت در فضا و MTQ برای کنترل وضعیت استفاده می کنند. بدلیل اینکه بیشتر نانوماهواره ها و میکروماهواره ها دارای نصب MTQ برای کنترل وضعیتشان هستند، نیاز به نصب هیچ پیشرانه یا سازه اضافی برای این سیستم دی اوربیت نمی باشد. بنابراین، بسیاری از ماهواره ها می توانند پس از ماموریتشان برای دی-اوربیت ساخته شوند، که انباشتگی بقایا در فضا را کاهش خواهد داد. مطالعه حاضر دارای طول مورد نیاز برای MPD می باشد تا با استفاده از مدل نیروی کشش پلاسما به دی اوربیت برسد.

4- نتیجه گیری

در این مطالعه، ما یک روش MPD را برای دی اوربیت نانوماهواره ها و میکروماهواره ها ارائه دادیم. بیشتر نانوماهواره ها و میکروماهواره ها در یک سیستم دی اوربیت شامل نمی شوند، زیرا معمولا محدودیتهایی در رابطه با جرم، مصرف نیرو و هزینه برای آنها وجود دارد. بنابراین، نصب سیستمهای اضافی مورد استفاده تنها برای دی اوربیت کردن پس از تکمیل ماموریت، عملی نیست. مطالعه کنونی ما استفاده از MTQ را برای دی اوربیت نشان می دهد. MTQ ها تقریبا در همه نانوماهواره ها و میکروماهواره ها برای سیستمهای کنترل موقعیتشان نصب شده اند. در این سیستم ، گشتاور مغناطیسی ایجاد شده با MTQ ها با پلاسمای فضا در مدار واکنش انجام می دهد و یک نیروی کشش برای خارج شدن از مدار (دی اوربیتینگ) را ایجاد می نماید. بر اساس مدل نیروی کشش پلاسما، نیروی کشش پلاسمای ایجاد شده توسط یک MTQ ، در یک جریان پلاسما با تراکم است. بر اساس نتایج شبیه سازی با استفاده از مدل IRI، ما یک شبیه ساز مدار را ایجاد کردیم که شامل مدل پلاسمای این-اوربیت تحت این فرضیه که هیچ میدان مغناطیسی خارجی وجود ندارد، می باشد. از نتایج شبیه سازی، یک ماهواره 10 کیلوگرمی با MTQ می تواند عملیات دی اوربیت خود را در عرض 900 روز از ارتفاع اولیه 600km کامل کند.

Abstract

We propose a magnetic plasma deorbit (MPD) system using magnetic torquers (MTQs) for inducing the deorbit of nano- and micro-satellites. Currently, orbital space debris from these satellites is a matter of increasing concern to all satellites; however, deorbit systems have not been installed in most of these satellites. In general, nano- and micro-satellites have severe constraints on their power consumption, cost, and mass; therefore, it is difficult to install additional components that are not used in their main missions. The MPD system proposed in this study utilizes a drag force caused by the interaction between in-orbit space plasma and MTQs for attitude control. Because most nano- and micro-satellites already have MTQs installed for use in their attitude control, no additional thrusters and structures need to be installed for this deorbit system. Therefore, many satellites can be made to deorbit after their missions, which will reduce the accumulation of space debris. The present study assesses the duration required for the MPD to achieve deorbit using a plasma drag force model.

4- Conclusion

In this study, we proposed an MPD method for nano- and micro-satellite deorbit. Most existing nano- and micro-satellites do not include a deorbit system because they commonly implement strict limitations on mass, power consumption, and cost. Thus, it is not feasible to install additional systems used only for deorbiting after the completion of their missions. Our current study proposes the use of MTQs for deorbit. MTQs are already installed in almost all nano- and microsatellites for their attitude control systems. In this system, the magnetic moment generated by the MTQs interacts with the space plasma in orbit and creates a drag force for deorbiting. According to the model of a plasma drag force, the plasma drag force generated by a 30-A m2 MTQ is 5 100 N in a 1 1011 m3 density plasma flow. Based on the simulation results using the IRI model, we developed an orbit simulator that includes the in-orbit plasma model under the assumption that there is no outer magnetic field. From the simulation results, a 10-kg satellite with a 100-A m2 MTQ can complete its deorbit operation in 900 days from an initial altitude of 600 km.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سیستم دوریبیت پلاسما مغناطیسی برای نانو ماهواره ها و میکرو ماهواره ها با استفاده از تداخل گشتاور مغناطیسی با پلاسما فضا در مدار زمین کم

Magnetic plasma deorbit system for nano- and micro-satellites using magnetic torquer interference with space plasma in low Earth orbit

شبیه سازی عددی جریان ناپایدار در اطراف پرواز پیشرو هلیکوپتر با روتورهای هم محور

Numerical Simulation of Unsteady Flow Around Forward Flight Helicopter with Coaxial Rotors

چکیده
1- مقدمه
2- ایجاد شبکه واژگون بدون ساختار
3- روش عددی
3-1- معادله حاکم
3-2- پله زمانی
4- نتایج و بحث
4-1- شبیه سازی روتورهای هم محور در پرواز ثابت در سطح زمين
4-2- شبیه سازی پرواز هلیکوپتر به جلو با روتوهای هم محور
5- نتیجه گیری

چکیده

معادلات سه بعدی اویلر ناپایدار به طور عددی برای شبیه سازی جریان های در اطراف ناپایدار هلیکوپتر در پرواز به جلو با روتورهای هم محور بر اساس شبکه های بدون ساختار واژگون پویا حل می شوند. عملکرد دو روتورهای هم محور هر دو بدتر می شود به خاطر تعامل آیرودینامیک مربوط بین آنها ، و تاثیر روتور بالایی بر روی روتور پایین بیشتر از روتور پایینی بر روی روتور بالایی است. سرعت فشار باد به سمت پايين در سطح روتور پایینی بسیار بزرگتر از آن در سطح بالای روتور، و سرعت فشار باد به سمت پايين در سطح بالای روتور کمی بزرگتر از آن در سطح روتور منفرد است. سرعت فشار باد به سمت پايين و ضریب محوری هر دو بزرگتر می شوند وقتی زاویه پره ها اضافه می گردد. هنگامی که فاصله بین دو روتورهای هم محور افزایش می یابد، ضریب محوری روتور بالایی افزایش می یابد، اما ضریب محوری در کل کمی کاهش می یابد، چرا که کاهش ضریب محوری روتور پایینی بزرگتر از افزایش ضریب محوری روتور بالایی است.
1- مقدمه
پیکربندی هم محور روتورها یکی از راه حل های تکنولوژیکی برای افزایش توانایی حمل بار هلیکوپتر است. از آنجا که دو روتور نیروی شبکه را به جای روتور واحد در طرح مرسوم تولید می کنند، قطر روتورها می تواند برای حمل همان مقدار وزن کاهش یابد. جذاب ترین قابلیت طراحی هم محور فشردگی حاصل و ایمنی خودرو می باشد. ثانیا، گشتاورهای پیچشی معکوس تولید شده توسط دو روتور با توجه به جهت مخالف چرخش لغو خواهد شد و روتور دم و پايه اى که سطوح دم را تحمل ميکند می تواند حذف شود، که منجر به یک وسیله نقلیه کوچک تر و سبک تر می شود.
5- نتیجه گیری
در مقاله حاضر ، جریان در اطراف هلیکوپتر با پرواز رو به جلو با روتورهای هم محور و منفرد با حل معادلات سه بعدی اویلر ناپایدار بر اساس شبکه های بدون ساختار واژگون پویا شبیه سازی شده است ، و برخی از نتایج به دست آمده به شرح زیر است.
(1) در مقایسه با بالگرد با روتور منفرد، رانش هر دو روتورهای هم محور کوچکتر است، به خصوص رانش روتور پایینی بسیار کوچکتر است ، که نشان می دهد که تعامل بین روتورهای هم محور منجر به کاهش عملکرد روتورهای هم محور ، به خصوص روتور پایینی می شود.
(2) تعامل بین روتورهای هم محور باعث می شود سرعت فشار باد به سمت پايين در سطح روترو پایینی بسیار بزرگتر از سطح روتور منفرد، و سرعت فشار باد به سمت پايين در سطح روتور بالایی کمی بزرگتر از آن در سطح روتور منفرد باشد.
(3) جریان گردابه با فشار به سمت بالا در بالای بدنه در هر دو مدل هلی کوپتر وجود دارد ، و قدرت هلیکوپتر با روتور هم محور ضعیف تر از آن از هلی کوپتر های با روتور منفرد است.
(4) سرعت فشار باد به سمت پايين و ضریب رانش افزایش می یابد هنگامی که زاویه جمعی تیغه بزرگتر می شود.
(5) هنگامی که فاصله روتور افزایش می یابد، ضریب رانش برای روتور بالایی افزایش و برای روتور پایینی کاهش می یابد، و رانش کلی کمی کاهش می یابد.
نشان داده شد که روش حاضر از شبکه های بدون ساختار واژگون پویا کارآمد و قوی برای شبیه سازی جریان ناپایدار در اطراف بالگرد با روتور هم محور است، و فهم جدیدی از سیستم هم محور روتور و روتور / بدنه تعاملات در آینده برای کشف مشکلات آیرودینامیک از سیستم روتور هم محور مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.

Abstract

Three-dimensional unsteady Euler equations are numerically solved to simulate the unsteady flows around forward flight helicopter with coaxial rotors based on unstructured dynamic overset grids. The performances of the two coaxial rotors both become worse because of the aerodynamic interaction between them, and the influence of the top rotor on the bottom rotor is greater than that of the bottom rotor on the top rotor. The downwash velocity at the bottom rotor plane is much larger than that at the top rotor plane, and the downwash velocity at the top rotor plane is a little larger than that at an individual rotor plane. The downwash velocity and thrust coefficient both become larger when the collective angle of blades is added. When the spacing between the two coaxial rotors increases, the thrust coefficient of the top rotor increases, but the total thrust coefficient reduces a little, because the decrease of the bottom rotor thrust coefficient is larger than the increase of the top rotor thrust coefficient.

1- Introduction

Coaxial rotors configuration is one of the technological solutions for increasing helicopter load-carrying ability. Since two rotors produce the net thrust instead of a single rotor in the conventional design, the diameter of the rotors can be reduced to carry the same amount of weight. The most attractive feature of a coaxial design is the resulting compactness and safety of the vehicle. Secondly, the converse torsional moments generated by the two rotors would be canceled due to the opposite rotational directions, and the tail rotor and tail boom can be eliminated, resulting in a smaller and lighter vehicle.

5- Conclusions

In the present article, the forward flight flows around the coaxial and individual rotor helicopters have been simulated by solving the three-dimensional unsteady Euler equations based on the unstructured dynamic overset grids, and some conclusions are obtained as follows.

(1) Compared to the individual rotor helicopter, the thrusts of both coaxial rotors are smaller; especially the thrust of bottom rotor is much smaller, which demonstrates that the interaction between the coaxial rotors leads to decreasing the performance of the coaxial rotors, especially the bottom rotor.

(2) The interaction between the coaxial rotors makes the downwash velocity at the bottom rotor plane much larger than that at the individual rotor plane, and the downwash velocity at the top rotor plane is a little larger than that at the individual rotor plane.

(3) There are upwash vortex flows on the top of the fuselages of both helicopter models, and the strength of the coaxial rotor helicopter is weaker than that of the individual rotor helicopter.

(4) The downwash velocity and thrust coefficient both increase when the collective angle of blade becomes larger. (5) When the rotor spacing increases, the thrust coefficients will increase for the top rotor and decrease for the bottom rotor, and the total thrust reduces a little.

It is demonstrated that the present method of unstructured dynamic overset grids is efficient and robust for simulating unsteady flows around helicopter with coaxial rotors, and new understandings of coaxial rotor systems and rotor/fuselage interactions will be studied in the future to uncover more aerodynamic problems of coaxial rotor systems..

توسعه و استفاده از یک ابزار شناسایی خطای انسانی برای کنترل ترافیک هوایی

Development and application of a human error identification tool for air traffic control

چکیده

چرا کنترل ترافیک هوایی به یک ابزار شناسایی خطای انسانی نیاز دارد؟

چشم انداز Janus

معماری نظری و چارچوب عملی

زمینه و محتوا

تولید خطا

حالت های خطای خارجی

چارچوب شناختی

حالات خطای داخلی

مکانیسم خطای روانشناسی

تشخیص خطا و اصلاح آن

نشان دادن و استفاده از TRACEr

برنامه های کاربردی TRACEr

مطالعه: جداسازی کاهش یافته در فضای هوایی نامنظم

پیش زمینه

تجزیه و تحلیل حادثه -عملکرد بازنگرانه

شبیه سازی-عملکرد در زمان واقعی

تجزیه و تحلیل خطای انسانی-عملکرد پیش بینی کننده

نتیجه گیری حاصل از این مطالعه

نکته ای در مورد مسائل مربوط به اعتبارسنجی

نتیجه گیری

چکیده

این مقاله نوعی روش شناسایی خطای انسانی (HEI) به نام روش-TRACEr را جهت تحلیل گذشته نگر و پیش بینی کننده خطاهای شناختی در کنترل ترافیک هوایی (ATC) معرفی می کند. در ابتدای این مقاله موردنیاز بودن یک ابزار HEI در ATC و پس از آن الزامات کلیدی برای این روش ذکر شده است. این روش که شامل تعدادی از طبقه بندی ها با وابستگی درونی است، بر اساس یک چارچوب شناختی ساده ، شرح داده می شود. یک مطالعه در رابطه با کاربرد دنیای- واقعی TRACEr انجام شده است – ارزیابی چندین گزینه برای کاهش حداقل (اختلاف،دوری،جدایی) در ناحیه هوایی کنترل نشده در انگلیس. در این مطالعه، TRACEr به صورت پیش بینی شده و گذشته نگر در پی پیشی گرفتن از مشکلات بالقوه و روی آوردن به یادگیری از تجربیات مورد استفاده قرار گرفته است. این مقاله نتیجه گیری می کند که TRACEr یک پشتیبان ارزشمند برای طراحی، توسعه و عملیات در ATC UK است،و در واقع به عنوان پایه ای برای اکثر برنامه های کاربردی در ATC در اروپا و ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد.

10- نتیجه گیری

تکنیک TRACEr به عنوان یک تکنیک تجزیه و تحلیل حادثه گذشته و به عنوان یک تکنیک پیش بینی کننده HEI برای استفاده از ابزارهای کنترل کننده جدید، رویه ها و غیره به کار گرفته شده است. TRACEr از مفاهیم و روش های مشابه برای تجزیه و تحلیل حوادث و پیش بینی خطا استفاده می کند، در نتیجه استفاده از روش، یادگیری از رویدادهای گذشته ب حداکثر خود می رسد و یک مبنای بهتری برای مقایسه نتایج نیز ارائه می شود. در استفاده سابق، TRACEr کمک کرده است تا ماهیت خطاهای ناشی از حوادث در انگلیس را دقیق تر باز کند. اینکار منجر به ایجاد تعدادی از مطالعات شد تا نحوه جلوگیری از وقوع چنین اشتباهاتی یا کاهش عواقب آن در این مرحله و از طریق آموزش تخصصی و روش ها نشان داده شود (مانند چک لیست موقعیت های دستکاری شده). بنابراین فلسفه TRACEr در نهایت به سوی کاهش خطا هدایت شده است.

Abstract

This paper outlines a human error identification (HEI) technique called TRACEr—technique for the retrospective and predictive analysis of cognitive errors in air traffic control (ATC). The paper firstly considers the need for an HEI tool in ATC, and key requirements for the technique are noted. The technique, which comprises a number of inter-related taxonomies, based around a simple cognitive framework, is then described. A study concerning a real-world application of TRACEr is outlined—the evaluation of several options for reduced separation minima in unregulated UK airspace. In this study, TRACEr was used predictively and retrospectively, looking forward to pre-empt potential problems and looking back to learn from experience. The paper concludes that TRACEr is a valuable aid to design, development and operations in UK ATC, and has indeed been used as a basis for further applications in ATC both in Europe and the USA.

10- Conclusion

The TRACEr technique has been implemented as a retrospective incident analysis technique, and as a predictive HEI technique for use with new controller tools, procedures, etc. TRACEr uses the same concepts and method for incident analysis and error prediction, thus maximising the efficiency of the method, maximising learning from past events, and providing a better basis for comparison of findings. In the former usage, TRACEr has helped to unpack the nature of errors contributing to incidents in the UK more precisely. This led to a number of studies to determine how to prevent such errors from occurring, or to mitigate their consequences, at this stage principally via specialised training and procedures (such as a position hand-over checklist). TRACEr’s philosophy of ultimately being oriented towards error reduction has therefore been put into practice.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

توسعه و استفاده از یک ابزار شناسایی خطای انسانی برای کنترل ترافیک هوایی

Development and application of a human error identification tool for air traffic control