小天体多目标多模式探测任务设计

多目标多模式小天体探测具有降低任务成本、增加科学回报的优点,本文针对多目标多模式小天体探测任务中摄动敏感、约束复杂以及推力幅值变化等任务规划的设计难题,研究了地球准卫星采样返回以及主带彗星交会探测任务的转移轨道设计问题.首先,介绍了探测目标的科学价值并根据任务约束给出探测任务构想.其次,基于椭圆型限制性三体问题,考虑星历、发射能量和采样返回再入速度等约束,设计并优化了地球准小行星目标的多脉冲采样返回轨道,实现地球发射与返回段和星际转移段全过程的精确飞行设计.最后,根据任务约束,推导了推力幅值可变的最优小推力转移轨道的一阶必要条件并给出考虑借力约束的初值选取方法.以采样后火星借力探测主带彗星为例,求解并分析了最大推力幅值衰减的小推力交会轨道.本文的研究方法可为我国未来的深空探测任务提供参考.     

基于零控脱靶量的卫星末端追逃控制方法

针对拦截卫星和目标航天器都可以采用幅值受限连续推力进行轨道机动时的卫星末端拦截控制问题,由于对抗双方都会采用对自己有利的控制策略来实现追击和逃逸,因此将该问题可以看作追踪逃逸问题.由于两卫星距离较近,因此将非线性拦截逃逸相对动力学简化为CW方程.根据拦截任务终止要求引入零控脱靶矢量将动力学方程降阶,采用拦截脱靶量和燃料消耗作为二次最优目标函数,推导了卫星轨道次优控制策略.仿真表明该控制方法可以在目标卫星具有机动逃逸能力时仍能成功将其拦截.      

行星际小推力转移轨道分层初始设计方法

针对小推力转移轨道设计问题,提出了一种结合切比雪夫多项式拟合和离散脉冲策略的分层初始设计方法.基于曲线拟合思想采用切比雪夫多项式对小推力轨道进行逼近,建立起轨道状态与时间的关系,避免了传统曲线拟合策略中时间约束的解算并舍去了速度方向假设;在全局搜索中利用低阶多项式求解边界约束得到降维解空间中的全局最优解;在此基础上,增加切比雪夫多项式的自由度并局部优化;通过脉冲离散并进一步优化求解出引入路径约束的小推力轨道.以地火交会轨道及地-火-木星借力交会轨道为例对所提方法进行了仿真验证,结果表明此方法可有效地对交会、借力轨道进行快速全局初始设计.     

基于B平面参数的行星际小推力轨道制导策略

针对行星际小推力转移轨道制导问题,提出了一种基于目标B平面参数的预测制导方法. 在对推力控制量进行分段参数化基础上,采用序列二次规划算法获得标称转移轨道;然后将分段控制函数系数作为制导参数,以B平面参数为目标约束,通过线性化处理建立目标B平面参数与离散制导参数间的映射关系. 基于微分校正思想,采用分段逐次修正策略实现了制导参数的修正. 以火星探测任务为例,基于蒙特卡洛仿真对本文方法进行了数值验证,结果表明:相比轨道参数方法,利用B平面参数方法的轨道修正次数更少,且制导精度高.      

飞向Halo轨道的太阳帆航天器轨迹优化设计

研究了太阳帆航天器从地球同步轨道飞向日-地第2Lagrange(L2)点Halo轨道时其转移并入轨的轨迹优化设计问题。提出了分3阶段优化设计的方法:首先调整航天器逃离地球的飞行轨迹,使其比较接近目标Halo轨道的不变流形;再借助不变流形,用遗传算法求解相应的最优控制,使其转移到目标Halo轨道的不变流形上;最后航天器将沿流形飞行完成入轨。数值仿真结果表明,提出的方法可以得到相当好的转移轨道。由此显示:将转移轨道分为若干阶段,借助不变流形,用遗传算法求解最优控制问题的轨道优化设计方法对于此类小推力变轨问题是切实可行的。     

基于微分进化的行星际小推力轨道全局优化方法

针对行星际小推力轨道优化问题,提出一种基于改进微分进化的全局优化算法.通过引入试验个体重生成和约束判断选择策略,克服传统微分进化算法中寻优参数和轨道约束违反边界的缺陷.为提高微分进化算法后期收敛效率,提出了基于最优个体信息的变异操作和局部搜索辅助策略.以地球-水星的小推力燃料最省转移为例对所提算法进行了验证.数值计算结果表明:改进的微分进化算法能够快速有效地寻找到全局最优轨道,并且与传统非线性规划和遗传算法相比,具有更高的可靠性和收敛性.     

飞向Halo轨道的太阳帆航天器轨迹优化设计

研究太阳帆航天器从地球同步轨道飞向日-地第2Lagrange(L2)点Halo轨道时其转移并入轨的轨迹优化设计问题。提出了分3阶段优化设计的方法:首先调整航天器逃离地球的飞行轨迹,使其比较接近目标Halo轨道的不变流形;再借助不变流形,用遗传算法求解相应的最优控制,使其转移到目标Halo轨道的不变流形上;最后航天器将沿流形飞行完成入轨。数值仿真结果表明,提出的方法可以得到相当好的转移轨道。由此显示,将转移轨道分为若干阶段,借助不变流形,用遗传算法求解最优控制问题的轨道优化设计方法对于此类小推力变轨问题是切实可行的。     

面向工程约束的小推力转移轨道设计与优化

针对深空探测任务中电推进系统需要设置多个工作点、推力分级输出的需求,研究多模式电推进约束下的小行星探测转移轨道优化设计问题,分析推力分档对转移轨道的影响,建立小推力转移轨道动力学模型和优化模型;提出一种基于直接法的轨道优化策略,包括优化模型离散化、初值生成、序列二次规划(SQP)算法进行局部优化,并引入粒子群(PSO)算法搭配SQP算法提高初值的搜索效率和解的全局最优性;通过一次火星借力交会颖神星(1974 QU2)为例进行仿真分析.结果表明,所提优化策略能够有效解决多模式约束下的小推力转移轨道优化设计问题,具有良好的收敛性,在工作功率区间内,增加推力档数能够提高能源利用率,降低燃料消耗量,缩短推力器的开机时间,同时在非工作功率区间内应避免无效的分档.     

遗传算法在近圆轨道编队设计中的应用

椭圆参考轨道的卫星编队队形设计比圆参考轨道要困难得多,有时很难找到符合队形要求的初始条件。基于L aw den方程,给出了利用遗传算法设计椭圆参考轨道情形下的星下点圆形编队设计方法。由于参考轨道为大偏心率椭圆轨道时不存在圆形星下点队形,只讨论了参考轨道为小偏心率椭圆的情形。与对圆参考轨道的C-W方程初始条件进行修正的方法相比,该方法有更高的设计精度。最后使用脉冲推力模型求解了椭圆参考轨道编队的能量最省队形重构的轨迹规划问题。结果表明,遗传算法可以很好地应用于小偏心率参考轨道编队的队形和重构轨迹设计中。     

贫金属星HD 122956的中子俘获元素丰度

根据贫金属星ＨＤ１２２９５６的中子俘获元素的观测丰度,利用贫金属星中子俘获元素丰度的计算模型,采用最小二乘法精确地确定了三种不同的中子俘获过程对该贫金属星中子俘获元素丰度的贡献,从理论上预言了贫金属星ＨＤ１２２９５６的中子俘获元素的丰度,并给出了计算结果与预测结果的比较。     

地月转移轨道的Vinti多圆锥截线轨道预报方法

采用解析法近似、快速地预报地月转移轨道,对月球探测器的任务分析和轨道设计具有重要意义。已有的近似解析算法未考虑地球扁率影响,造成误差扩散,影响预报精度。本文给出一种新的快速准确预报地月转移轨道的解析算法,采用Vinti法对地月转移轨道的近地段进行扁率修正,采用多圆锥截线法预报地月转移轨道;讨论了算法中扁率修正时间长度和多圆锥截线变步长策略的选取,比较了多种典型地月转移轨道的预报方法精度与速度。与精确数值积分方法相比,新解析算法的计算速度快3个数量级,并且近月点位置的预报误差小于100km。     

基于自适应模糊神经网络的机器人路径规划方法

为了解决传统反应式导航中的复杂陷阱问题,优化导航控制,减少计算复杂度,提出了基于自适应模糊神经网络的机器人导航控制及改进型虚目标路径规划方法.首先根据移动机器人运动学模型,融合神经网络的自主学习功能与模糊控制的模糊推理能力,提出了基于自适应模糊神经网络的机器人导航控制器,将生成的Takagi-Sugeno型模糊推理系统作为机器人局部反应控制的参考模型.该自适应模糊神经网络控制器实时输出扰动角度,在线调整移动机器人的预瞄准方向,使移动机器人能够无碰撞趋向目标.然后,提出了一种改进型虚目标方法,优先选择机器人可能逃脱陷阱状态的路径,简化了设计难度,改变了虚目标切换方式,避免了大量复杂计算.实验结果表明,提出的方法可以帮助机器人在全局信息未知的复杂环境中导航,在趋近目标点的过程中能有效避障,无冗余路径产生,且轨迹平滑.     

邻域自适应的微分变异约束分数阶粒子群优化

分数阶粒子群算法（FOPSO）是一种具有路径记忆的改进型粒子群优化算法。在多峰约束优化问题中,针对FOPSO易于早熟和依赖于初始参数的问题,文中提出了一种邻域自适应的约束分数阶粒子群优化方法（NAFPSO）。在算法中,依据进化状态来动态调整邻域拓扑从而更新粒子位置和速度,以提高可行解的全局寻优能力和收敛速度;采用带惩罚因子的罚函数约束处理技术,迫使粒子趋向可行区域;设计了微分变异策略以增加种群多样性,增强粒子逃脱局部最优的能力。用9个约束优化基准函数实验验证了NAFPSO的有效性和收敛性能,并应用于2个约束工程设计问题,结果表明,提出的算法寻优能力强、收敛快、精度高、稳定性好,可用于有效地解决复杂的约束工程设计优化问题。     

HTTPS通信流截获解析系统的设计与实现

针对安全传输协议中存在的如SSL和TLS虽然可以保障通信内容的机密性,但无法完全隐藏传输数据长度、通信的持续时间以及通信的频度等信息的问题,提出一种新的方法,即利用HTTPS通信流报文的首部信息,解析并重构出与用户浏览序列对应的页面"指纹"序列;在分析SSL和HTTP通信行为的基础上,给出了基于最大包长度以及时间阈值对HTTPS通信流报文进行解析重组获取页面"指纹"序列的"指纹"序列抽取算法.在此基础上,对HTTPS通信流截获解析系统即HTCPS进行总体设计.实验结果表明,该方法不但能够时HTTPS通信流进行解析,并且能重构出页面"指纹"序列.     

针对逃逸目标的多机协同围捕策略研究

针对多无人机对入侵飞行器的协同追踪围捕控制问题,将自然界中生物群落在捕捉猎物时展现的逃逸-围捕策略引入到多无人机协同作战研究中,设计了一种多无人机协同围捕逃逸目标策略。该策略由2个阶段组成,第1阶段使用基于动态反馈线性化的控制方法准确跟踪逃逸目标,第2阶段使用李雅普诺夫矢量场方法。该方法可以保障多无人机在围捕飞行中躲避敌方防空力量、雷达探测等危险区域。仿真结果验证了所设计的策略在多无人机围捕和阻止目标逃逸场景中的可行性与有效性。     

The mechanism of retroviral integration from X-ray structures of its key intermediates

To establish productive infection, a retrovirus must insert a DNA replica of its genome into host cell chromosomal DNA. This process is operated by the intasome, a nucleoprotein complex composed of an integrase tetramer (IN) assembled on the viral DNA ends. The intasome engages chromosomal DNA within a target capture complex to carry out strand transfer, irreversibly joining the viral and cellular DNA molecules. Although several intasome/transpososome structures from the DDE(D) recombinase superfamily have been reported, the mechanics of target DNA capture and strand transfer by these enzymes remained unclear. Here we report crystal structures of the intasome from prototype foamy virus in complex with target DNA, elucidating the pre-integration target DNA capture and post-catalytic strand transfer intermediates of the retroviral integration process. The cleft between IN dimers within the intasome accommodates chromosomal DNA in a severely bent conformation, allowing widely spaced IN active sites to access the scissile phosphodiester bonds. Our results resolve the structural basis for retroviral DNA integration and provide a framework for the design of INs with altered target sequences.     

结合表示学习和迁移学习的跨领域情感分类

针对现有跨领域情感分类方法中文本表示特征忽略了重要单词与句子的情感信息, 且在迁移过程中存在负面迁移的问题, 提出一种将文本表示学习与迁移学习算法相结合的跨领域情感分类方法。首先, 利用低维稠密的词向量对文本进行初始化, 通过分层注意力网络, 对文本中重要单词与句子的情感信息进行建模, 从而学习源领域与目标领域的文档级分布式表示。随后, 采用类噪声估计方法, 对源领域中的迁移数据进行检测, 剔除负面迁移样例, 挑选高质量样例来扩充目标领域的训练集。最后, 训练支持向量机对目标领域文本进行情感分类。在大规模公开数据集上进行的两个实验结果表明, 与基准方法相比, 所提方法的均方根误差分别降低1.5%和1.0%, 说明该方法可以有效地提高跨领域情感分类性能。     

取代基影响邻菲罗啉衍生物-铕能量传递和荧光性能研究

配体结构调控是提高稀土配合物发光强度的有效手段,根据稀土配合物发光原理,理想配体应具备较高的光捕获能力并且能有效地向稀土离子传递能量。研究表明,增加配体的共轭程度可使配体的光吸收能力增强,而不同电子给予特性基团的引入则会改变配体与稀土离子间的能级匹配程度,从而影响配体向稀土离子的有效能量传递,提高配合物的发光效率。本文以引入不同特性(共轭特性、电子给予特性)取代基的邻菲罗啉为配体合成6种铕的配合物,通过分析配合物的吸收光谱、红外光谱、荧光光谱和X射线光电子能谱等发现,供电子基团和共轭基团能够提高配体的电子云密度,增大配体的摩尔吸收系数,同时有利于配体与稀土离子间形成配位键,能够明显提高配合物分子内能量传递,并使配合物发光性能增强。