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航空学报 2024年第8期45卷 260-271页

作者：张依宁温昶煊庞博朱天昊何嘉欣金紫涵北京理工大学宇航学院北京100081

基于遥感卫星的掩星观测技术被广泛用于地球大气中的温室气体浓度监测。与传统光学观测不同,掩星观测需由“信源星”和“观测星”协作、在满足严格观测几何约束下才能完成,这使得掩星观测的轨道设计问题更加困难。为提升掩星观测能力,... 详细信息

基于遥感卫星的掩星观测技术被广泛用于地球大气中的温室气体浓度监测。与传统光学观测不同,掩星观测需由“信源星”和“观测星”协作、在满足严格观测几何约束下才能完成,这使得掩星观测的轨道设计问题更加困难。为提升掩星观测能力,提出一种基于高精度回归共振的掩星观测轨道设计方法。首先,将掩星观测几何约束从切点高度约束等价转化为地心夹角约束,实现对任意轨道构型下连续掩星观测弧段和覆盖能力的快速评估。然后,利用回归和共振轨道特性,建立了大样本的“信源-观测”轨道构型库,为掩星观测轨道设计提供基础解集。最后,以对主要碳排放区域的覆盖能力作为主要性能指标进行寻优,并利用微分修正构造J2摄动下的高精度回归共振观测构型,完成掩星观测信源星和观测星的轨道设计。结果表明:所给高精度回归共振掩星观测轨道构型,不仅保证了周期性长弧段的掩星观测,还实现了观测几何的长期稳定保持。所提方法成功用于第8届中国研究生未来飞行器创新大赛“碳卫星大气观测轨道设计与优化”挑战赛,并摘得了该赛事的冠军。

关键词：掩星观测轨道设计优化回归轨道共振轨道未来飞行器创新大赛

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四川盆地威荣深层页岩气安全与提速钻井技术

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石油实验地质 2024年第3期46卷 630-637页

作者：何新星严焱诚朱礼平王希勇朱化蜀王治国中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院中国石化西南油气分公司非常规油气勘探开发管理部中国石化西南油气分公司页岩气项目部

四川盆地威荣页岩气埋深3 600～3 850 m,属于典型的深层页岩气藏，钻井工程面临压力体系复杂、茅口组部分区域断溶体发育、地层可钻性差、龙马溪组地层温度高等难题。针对复杂的地质条件，以安全与提速钻井为核心，通过成熟引进与先导... 详细信息

四川盆地威荣页岩气埋深3 600～3 850 m,属于典型的深层页岩气藏，钻井工程面临压力体系复杂、茅口组部分区域断溶体发育、地层可钻性差、龙马溪组地层温度高等难题。针对复杂的地质条件，以安全与提速钻井为核心，通过成熟引进与先导试验技术结合的方式，持续攻关钻井工程工艺技术；并不断深化过路层段地质认识，采用一段一策的方案，提高工程技术的针对性。威荣页岩气田经历勘探评价、开发一期、开发二期3个阶段，形成了以井身结构优化、断溶体避让的轨道设计、井筒压力控制和钻压同步预防压窜干扰为重点的安全钻井技术，以“二维+小三维”的三维轨道剖面、四位一体地质导向技术、破岩工具优选和钻井参数强化为关键的提速钻井技术。该技术应用于威荣页岩气田150余口开发井，机械钻速由开发初期的6.32 m/h提升至9.12 m/h,钻井周期由106.68 d缩短至68.75 d,缩短率为35.56%,实现了威荣深层页岩气钻井工程提速降本的目标，其形成的安全与提速钻井系列技术对同类型气藏开发具有较强的参考意义。

关键词：井身结构优化轨道设计优化压窜干扰钻井技术深层页岩气四川盆地

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基于神经网络的航天器轨道设计优化方法研究

基于神经网络的航天器轨道设计优化方法研究

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作者：胡琛北京理工大学

学位级别：硕士

星间轨道转移问题是深空探测的一个非常重要的环节。在星际探测中,轨道转移一般要借助很大的速度增量来实现,而小推力推进系统相较于传统的化学推进系统因高比冲、小体积和可点火多次等优点,呈现出巨大的应用潜力。小推力推进系统的应... 详细信息

星间轨道转移问题是深空探测的一个非常重要的环节。在星际探测中,轨道转移一般要借助很大的速度增量来实现,而小推力推进系统相较于传统的化学推进系统因高比冲、小体积和可点火多次等优点,呈现出巨大的应用潜力。小推力推进系统的应用提升了深空探测效率和价值的同时,轨道转移设计优化技术面临困难与要求。本学位论文针对小推力星际转移轨道设计优化技术进行研究,提出了一种结合RBF神经网络拟合和增广拉格朗日乘子方法的神经网络的轨道设计优化方法,受圆锥曲线拟合轨道思想启发,采用RBF神经网络对小推力轨道进行逼近,明确飞行任务的时间节点,无需对时间约束的解算,采用模拟退火算法快速解算出全局最优解;经过变换已解出的优化结果得到脉冲离散模型的初值,并采用增广拉格朗日乘子方法的神经网络进行优化,从而取得引入加速度路径约束的最终结果,完成了最短时间轨道转移设计,并对固定转移时间的最省燃料轨道转移问题进行了求解。用对所提方法对两个地球到火星的轨道转移实际问题进行了仿真实现,第一个算例证明此方法的有效性,第二个算例体现了此方法的优势。最后,将基于神经网络的设计优化方法与单纯形法和间接法进行对比。从结果分析得出小推力轨道转移问题存在多个局部极小值点,单纯形陷入了局部极小值点,并且距离最优点较远;间接法操作复杂,不仅需要推导复杂的一阶必要条件,而且需要技巧性很高的方法来求解两点或多点边值问题,但是间接法一旦能求解出来,非常接近最优解;本文利用结合RBF神经网络拟合和增广拉格朗日乘子方法的神经网络,所得到的多次结果都获得了近似全局最优。

关键词： RBF神经网络模拟退火算法轨道设计优化地火轨道转移

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基于高精度回归共振的掩星观测轨道设计

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航空学报 2023年

作者：张依宁温昶煊庞博朱天昊何嘉欣金紫涵北京理工大学宇航学院

基于遥感卫星的掩星观测技术被广泛用于地球大气中的温室气体浓度监测。与传统光学观测不同，掩星观测需由“信源星”和“观测星”协作、在满足严格观测几何约束下才能完成，这使得掩星观测的轨道设计问题更加困难。为提升掩星观测能力... 详细信息

基于遥感卫星的掩星观测技术被广泛用于地球大气中的温室气体浓度监测。与传统光学观测不同，掩星观测需由“信源星”和“观测星”协作、在满足严格观测几何约束下才能完成，这使得掩星观测的轨道设计问题更加困难。为提升掩星观测能力，论文提出一种基于高精度回归共振的掩星观测轨道设计方法。首先，将掩星观测几何约束从切点高度约束等价转化为地心夹角约束，实现对任意轨道构型下连续掩星观测弧段和覆盖能力的快速评估。然后，利用回归和共振轨道特性，建立了大样本的“信源-观测”轨道构型库，为掩星观测轨道设计提供基础解集。最后，以对主要碳排放区域的覆盖能力作为主要性能指标进行寻优，并利用微分修正构造J2摄动下的高精度回归共振观测构型，完成掩星观测信源星和观测星的轨道设计。结果表明，所给高精度回归共振掩星观测轨道构型，不仅保证了周期性长弧段的掩星观测，还实现了观测几何的长期稳定保持。所提方法成功用于第8届中国研究生未来飞行器创新大赛“碳卫星大气观测轨道设计与优化”挑战赛，并摘得了该赛事的冠军。

关键词：掩星观测轨道设计优化回归轨道共振轨道未来飞行器创新大赛

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