电机控制系统PID参数的遗传算法优化

近年来，遗传算法的研究十分引人注目，作为一种新型的、模拟生物进化过程的随机化搜索和优化方法。其算法简单通用，鲁棒性强，在组合优化、机器学习、自适应控制和规划设计等领域的应用中已展现了其特色和魅力。该方法是一种不需要任何初始信息并可以寻求全局最优解的、高效的优化组合方法。文章就是利用遗传算法对某一电机控制系统的PID参数进行优化，以提高控制系统的性能指标。     

电机控制系统PID参数的遗传算法优化

近年来,遗传算法的研究十分引人注目,作为一种新型的、模拟生物进化过程的随机化搜索和优化方法。其算法简单通用,鲁棒性强,在组合优化、机器学习、自适应控制和规划设计等领域的应用中已展现了其特色和魅力。该方法是一种不需要任何初始信息并可以寻求全局最优解的、高效的优化组合方法。文章就是利用遗传算法对某一电机控制系统的PID参数进行优化,以提高控制系统的性能指标。     

一种单星仅测TOA无源定位方法

因单星测向定位体制存在系统构成复杂、对卫星载荷和姿态要求高等问题,提出 一种单个低轨卫星仅测脉冲到达时间（TOA）实现对地表静止辐射源无源定位的方法。在研 究仅测脉冲TOA估计径向加速度的基础上,提出采用网格搜索法进行定位的方法。推导得到 了该方法定位误差的克拉美-罗下限（CRLB）及对于不同位置辐射源的定位误差几何分布（G DOP）,并分析了该方法的可实现性。理论和仿真分析表明,该方法实现简单,适用范围广 ,定位性能满足实际需求。
     

基于深度网络的太赫兹波束预判方法研究

针对太赫兹波波束较窄引起的伺服天线被动跟踪无法达到空间太赫兹通信链路性能要求的问题,提出了一种基于优化深度网络的太赫兹波束预判方法。首先通过分析方位、俯仰角误差大小随运行周期、外推初始时刻的变化,得到高轨对低轨卫星指向误差呈周期性发散的特征;然后采用粒子群算法优化长短时记忆网络参数,对未来时刻指向误差进行预测并修正,针对粒子群算法易陷入局部最优、全局搜索能力较差的问题,通过动态调整粒子群算法的惯性权重,以达到优化长短时记忆网络的目的。仿真结果表明：基于改进后粒子群算法优化的长短时记忆网络能够有效预测未来时刻指向误差,在同一链路场景中相比未改进网络平均绝对百分比误差降低13.08%。     

导航星座星间链路信号捕获搜索策略研究

针对导航星座星间链路信号动态范围大、捕获性能要求高之间的矛盾,利用星历信息辅助信号捕获。在此基础上,分析了信号捕获串行搜索、码并行搜索和频率并行搜索的计算代价,给出了不同信号体制和星历误差下各搜索策略对应的运算量表达式,并结合典型的应用场景进行了算例分析。分析结果表明星间信号捕获在星历误差较小时采用串行搜索策略具有最少的计算量,在星历误差较大时采用码并行搜索策略计算量最少。     

三维弹道有理Bezier曲线造型与优化方法

为有效克服传统弹道优化方法解的收敛性和最优性受搜索算法、初始猜测等影响大的问题,提出了基于有理Bezier曲线的三维弹道造型与优化计算方法。根据边界条件用光滑且只含少量造型变量的有理Bezier曲线形成待优化三维造型弹道,采用逆动力学方法计算造型弹道倾角、弹道角速度和法向加速度等,结合弹道其它动力学方程和约束计算造型弹道性能指标,通过对弹道造型变量寻优得到最优弹道。这种方法将无限维弹道优化问题转换为对很少造型变量的参数优化问题, 而且得到的最优弹道完全光滑可飞。与间接法相比,无需求解两点边值问题使用方便、鲁棒性强;与直接法相比,不需要对动力学方程离散化、寻优变量少、求解收敛性好,而且解的全局最优性和光滑性更高。仿真结果及与自适应伪谱法的比较校验了方法的实用性和有效性。     

深空探测器多次引力辅助转移轨道全局搜索

介绍行星引力辅助近似模型,包括近行星点无动力和有动力两种方式;采用开普勒轨道拼接法与双脉冲Lambert算法,建立多次引力辅助转移轨道的参数优化模型;通过广度优先搜索算法对引力辅助行星序列进行穷举,对发射窗口和天体间转移时间进行离散化网格搜索,每一步网格搜索后均采用合理的定界剪枝方法,减少后续计算量。这种全局搜索方法不需要提前指定引力辅助行星序列,并可得到对应不同飞行时间以及不同引力辅助次数的搜索结果,获得若干多天体引力辅助转移轨道初步结果,为进一步局部优化设计奠定基础。文章给出几组全局搜索算例,得到从地球到火星、木星和土星的多次引力辅助转移轨道,验证了全局搜索方法的有效性。     

Subfreezing activity of microorganisms and the potential habitability of Mars' polar regions

The availability of water-ice at the surface in the Mars polar cap and within the top meter of the high-latitude regolith raises the question of whether liquid water can exist there under some circumstances and possibly support the existence of biota. We examine the minimum temperatures at which liquid water can exist at ice grain-dust grain and ice grain-ice grain contacts, the minimum subfreezing temperatures at which terrestrial organisms can grow or multiply, and the maximum temperatures that can occur in martian high-latitude and polar regions, to see if there is overlap. Liquid water can exist at grain contacts above about -20 degrees C. Measurements of growth in organisms isolated from Siberian permafrost indicate growth at -10 degrees C and metabolism at -20 degrees C. Mars polar and high-latitude temperatures rise above -20 degrees C at obliquities greater than ~40 degrees, and under some conditions rise above 0 degrees C. Thus, the environment in the Mars polar regions has overlapped habitable conditions within relatively recent epochs, and Mars appears to be on the edge of being habitable at present. The easy accessibility of the polar surface layer relative to the deep subsurface make these viable locations to search for evidence of life.     

一种基于空间映射的多星成像调度方法

针对NP难解的多星成像过度调度问题,从置换空间到问题空间的映射方法和置换空间 搜索算法两方面进行了研究。基于资源优先卫星分配算法,建立了置换空间到问题空间的映 射关系,以在置换空间优化多星成像调度。提出了一种分散式随机搜索算法,基于有记忆随 机邻域搜索,在置换空间上搜索产生优化调度的置换序列。实验表明,所提算法相对模 拟退火算法平均获得3.12％的改进。     

多尺度搜索补偿的临近空间高超声速目标相参积累算法

针对临近空间高超声速目标回波信号相参积累时存在的跨距离门和多普勒扩展问题，提出一种基于多尺度搜索补偿的相参积累算法。算法在距离走动补偿的基础上，根据目标加速度和加加速度的变化区间，同时对目标加速度和加加速度估计值进行搜索，并利用多尺度搜索的方法，解决搜索尺度和搜索计算量之间的矛盾，完成相参积累。仿真结果表明，算法能够有效解决目标长时间积累过程中存在的跨距离门和多普勒扩展问题，抑制噪声并提高增益，积累效果明显优于传统积累方法。     

基于空间目标特性的无缝搜索技术研究

为了解决常规雷达搜索屏拦截空间目标概率不高的问题,利用空间目标过境具有周期性的特征,提出一种高拦截率的无缝搜索方法。当搜索屏经度覆盖范围大于等于目标重访经度差时,目标过境将至少被搜索屏拦截1次。利用这个特征,通过优化相控阵雷达法线仰角和搜索波位的驻留时间改变搜索屏的空间和能量分布,使各个轨道高度处的搜索经度覆盖范围等于目标的重访经度差,从而在最小时间资源开销的条件下实现了空间目标高概率拦截搜索。仿真结果表明,在时间资源开销相同的条件下,提出的无缝搜索方法与常规搜索方法相比,可将空间目标平均拦截率由90.93%提升至99.94%。研究对于提升空间目标监视雷达搜索效率具有较高的应用价值。     

地球-火星的燃料最省小推力转移轨道的设计与优化

小推力转移轨道的设计与优化一直是深空探测轨道设计方面的难点。针对这些问题，提出了一种基于等高线图的初始发射机会搜索方法，该方法通过绘制探测器一火星距离的等高线图寻找满足任务约束的小推力转移轨道发射机会；同时，本文还给出了一种小推力轨道的直接优化算法，该算法通过将连续的控制变量参数化，把轨道优化问题转化为参数优化问题，然后基于所提搜索方法，采用逐次二次规划方法进行求解。数值计算验证了该发射机会初值猜测方法和优化算法的有效性。     

基于任意长度的数据帧头搜索实现方法

为解决卫星海量数据传输多样化问题,提出一种基于任意长度帧头的数据流搜索的实现方法。首先阐述了卫星地面基带处理系统的总体设计流程,然后针对传统的搜索特点介绍了传统的数据帧头搜索方法,最后给出了一种基于任意长度帧头的数据流的实现方法,对该方法进行了详细流程介绍。结果表明,与传统的搜索机制相比较,文章提出的搜索方法具备高速率、高准确率和使用范围广的优点。     

机载相控阵雷达射频隐身时最优搜索性能研究

为提高机载相控阵雷达的生存能力,首次提出了一种基于射频隐身的雷达搜索方法。分析了影响雷达搜索性能的各个参数,将波束宽度、驻留时间和发射平均功率作为优化参数,将最小化能量消耗函数、最小化估计检测概率与期望检测概率的2范数作为目标,利用带精英策略的非支配排序遗传算法对雷达搜索模型进行优化。从最后Pareto解集中选取使两个目标函数乘积最小的解作为最优解。仿真结果表明,本文的算法与基于最大检测概率、最大起始跟踪距离的搜索方法相比,在具有较好检测性能的前提下,消耗较少的能量,具有较好的射频隐身能力。     

Subsurface filamentous fabrics: an evaluation of origins based on morphological and geochemical criteria, with implications for exopaleontology

The fossil record of the subsurface biosphere is sparse. Results obtained on subsurface filamentous fabrics (SFF) from >225 paleosubsurface sites in volcanics, oxidized ores, and paleokarst of subrecent to Proterozoic age are presented. SFF are mineral encrustations on filamentous or fibrous substrates that formed in subsurface environments. SFF occur in association with low-temperature aqueous mineral assemblages and consist of tubular, micron-thick (median 1.6 micron) filaments in high spatial density, which occur as irregular masses, matted fabrics, and vertically draped features that resemble stalactites. Micron-sized filamentous centers rule out a stalactitic origin. Morphometric analysis of SFF filamentous forms demonstrates that their shape more closely resembles microbial filaments than fibrous minerals. Abiogenic filament-like forms are considered unlikely precursors of most SFF, because abiogenic forms differ in the distribution of widths and have a lower degree of curvature and a lower number of direction changes. Elemental analyses of SFF show depletion in immobile elements (e.g., Al, Th) and a systematic enrichment in As and Sb, which demonstrates a relation to environments with high flows of water. Sulfur isotopic analyses are consistent with a biological origin of a SFF sample from a Mississippi Valley-Type deposit, which is consistent with data in the literature. Fe isotopes in SFF and active analogue systems, however, allow no discrimination between biogenic and abiogenic origins. The origin of most SFF is explained as permineralized remains of microbial filaments that possibly record rapid growth during phases of high water flow that released chemical energy. It is possible that some SFF formed due to encrustation of mineral fibers. SFF share similarities with Microcodium from soil environments. SFF are a logical target in the search for past life on Mars. The macroscopic nature of many SFF allows for their relatively easy in situ recognition and targeting for more detailed microstructural and geochemical analysis.     

基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计

探测器速度引起的多普勒效应会影响脉冲星信号累积轮廓特征,反之,这种轮廓特征改变可用于多普勒估计。提出了一种基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计方法。通过建立累积轮廓非齐次泊松模型,获得多普勒效应对累积轮廓的影响。构造轮廓特征函数对该影响进行度量,并利用函数值与周期误差的关系搜索信号周期。在搜索过程中,将离散观测数据转换为连续能量密度函数,消除相位间隔对累积周期的限制。根据周期搜索结果,结合脉冲星先验知识完成多普勒估计。仿真实验验证了该方法的有效性,其多普勒估计精度优于频域方法。     

采用改进模拟退火算法的高速飞行器随控总体优化方法

选取翼身组合体气动布局的高速飞行器为研究对象,基于已建立的飞行器总体参数与气动非线性/耦合性等随控性指标间的表征数学模型,开展高速飞行器的随控总体优化方法研究,使得飞行器在全弹道上所有特征点处的非线性度/耦合度的最大绝对值达到最小。为改善经典模拟退火算法的全局搜索能力, 提高退火算法的趋优避劣性,引入精英集合策略。算法测试结果表明：改进模拟退火算法比经典模拟退火算法具有更好的收敛稳定性和收敛速度。算例飞行器的随控总体优化结果表明：飞行器在全弹道上的非线性度m α  NL 、耦合度C xy 、C yx 分别改进了90.6%、99%、36.5%,取得了较好的优化效果。     

不规则小行星附着可达区生成方法

针对不规则小行星表面附着任务需求,提出了一种基于动态邻域搜索的可达区生成方法。首先,建立了可达区数学模型,并采用质心距映射函数对非定点附着的终端位置约束进行了处理。在此基础上,将可达区的优化问题转化为附着基准点计算、边界起始点计算和边界点搜索三个子问题。针对附着基准点与边界起始点,分别通过最小燃耗轨迹优化与极限燃耗轨迹优化求解;针对边界点,设计了导向式动态邻域搜索方法,将复杂的非定点着陆优化问题简化为定点着陆燃耗优化与边界插值。最后,以小行星433 Eros为对象,对所提出的可达区生成方法进行了仿真。结果表明,该方法能够生成不规则小行星表面的可达区,具有较高的搜索求解效率,并适用于不同的初始位置和燃耗条件。     

一种组合模糊度搜索方法的研究

GPS数据质量直接影响模糊度搜索的正确与否。首先对GPS数据质量进行控制,利用现有的几种模糊度 搜索方法的优点,组合成一种模糊度搜索方法,并从三个方面对其进行检验,即RATIO检验、OVT检验、多项式拟合残差 检验。为验证该算法,用单频GPS接收机进行了实验,利用文中的方法在31s以内正确确定了模糊度,其基线长误差小 于1cm,表明该方法不但可以改进模糊度的搜索速度,而且可以进一步提高可靠性和成功率。该方法可广泛应用于定向 及姿态测量。     

A survey of algorithms for star identification with low-cost star trackers

This paper aims to present a set of lost-in-space star identification algorithms that works effectively for small satellites. Several algorithms are investigated for both phases of star identification: feature extraction and catalogue search. For feature extraction, it is shown that an algorithm using extended images with combined images works best, and for catalogue search, the Group Catalogue is shown to be most efficient. Therefore, this paper proposes an algorithm combining these three. Simulation results show the effectiveness of this algorithm for its robustness to various errors, and an application of this algorithm, “unequal” star trackers, is introduced.