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海洋一号卫星观测任务规划算法设计及系统应用

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中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 145-153页

作者：陈旺邵庆龙周晓刘金普兰友国余伟胡玉新中国科学院空天信息创新研究院北京100190 齐鲁空天信息研究院济南250132 国家卫星海洋应用中心北京100081

针对海洋一号卫星观测任务规划需求,提出并实现了基于遗传策略的任务规划框架,解决了卫星实际使用中成像任务受卫星其他业务影响的多类型约束成像规划问题。基于海洋一号卫星实际规划业务要求,对任务规划约束和优化目标建立数学模型,提... 详细信息

针对海洋一号卫星观测任务规划需求,提出并实现了基于遗传策略的任务规划框架,解决了卫星实际使用中成像任务受卫星其他业务影响的多类型约束成像规划问题。基于海洋一号卫星实际规划业务要求,对任务规划约束和优化目标建立数学模型,提出了由预处理、窗口约束处理和组合约束处理与优化组成的三阶段规划框架。设计了多约束任务规划优化目标函数,并利用交叉、变异和种群选择等遗传机制对优化问题进行了求解。基于海洋一号卫星实际观测需求数据,对提出的算法进行了有效性和性能验证,结果表明本算法能够给出满足多类型约束的观测规划方案,并在观测时间、观测覆盖率等方面较其他策略有显著提升。研究结果表明通过优化目标函数的设计遗传算法能够实现复杂约束条件的成像规划求解,算法框架可为与海洋卫星具有相似业务特点的对地观测规划系统设计提供借鉴。

关键词：海洋一号卫星对地观测多约束优化成像任务规划遗传算法

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系留气球结构参数对稳态响应的影响研究

空天技术 2024年第3期2024卷 103-112页

作者：庞策王谦杨纯祎姜毅何泽青中国科学院空天信息创新研究院中国科学院大学

针对系留气球系统结构参数对系留气球稳态响应影响的研究不足，本研究应用CFD方法计算出外部稳定流场作用于系留气球体心的稳态气动力系数，采用“弹簧-质点”模型对缆绳进行数学建模，建立了系留气球系统稳态平衡方程，并给出求解方法... 详细信息

针对系留气球系统结构参数对系留气球稳态响应影响的研究不足，本研究应用CFD方法计算出外部稳定流场作用于系留气球体心的稳态气动力系数，采用“弹簧-质点”模型对缆绳进行数学建模，建立了系留气球系统稳态平衡方程，并给出求解方法以及通过实验验证了其正确性，分析了载荷重心位置、球体初始俯仰角以及主系点位置等参数对系留气球稳态响应的影响规律。得出系留气球在风场中理想的稳态响应为俯仰角随着风速增大而不变或略微减小，并对此提出新的球体气动特性优化设计要求：在保证气动力系数尽可能小的前提下，通过优化球体形状使得升阻比增大、俯仰力矩系数减小。

关键词：系留气球稳态响应迎风低头载荷重心数值仿真

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旋转超导转子的氦气阻尼特性

物理学报 2024年第8期73卷 329-340页

作者：张源胡新宁崔春艳崔旭牛飞飞王路忠王秋良中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院赣江创新研究院赣州341119

超导转子磁悬浮装置可制作角速度传感器,超导转子的高速驱动是实现超导转子磁悬浮装置高精度的基础.超导转子的热损耗和径向质量偏心会使超导转子在驱动过程中热失超和共振,所以在超导转子的驱动过程中,超导球腔中需要保持定量的氦气,... 详细信息

超导转子磁悬浮装置可制作角速度传感器,超导转子的高速驱动是实现超导转子磁悬浮装置高精度的基础.超导转子的热损耗和径向质量偏心会使超导转子在驱动过程中热失超和共振,所以在超导转子的驱动过程中,超导球腔中需要保持定量的氦气,以此传递超导转子的产热和抑制超导转子的共振.但氦气同时会对超导转子产生阻力,影响超导转子的驱动过程.基于此开展了超导转子在氦气中的阻力矩研究,首先引入范德瓦耳斯方程分析了低温氦气的性质,提出了一种低温氦气对超导转子阻力矩的研究方法,并进行实验验证.然后基于有限元方法分析了超导转子旋转驱动的电磁结构和电磁力矩,并研究了氦气对超导转子加速过程的影响,包括临界驱动速度、超导转子的加速时间和氦气对超导转子的摩擦热等.研究结果提供了一种低温气体对旋转超导体阻力矩的研究方法,为进一步优化超导转子的驱动过程提供参考.

关键词：超导磁悬浮超导转子氦气阻力矩电磁驱动

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定中和驱动一体化的超导转子驱动方法

物理学报 2024年第3期73卷 299-309页

作者：张源胡新宁崔春艳崔旭牛飞飞黄兴王路忠王秋良中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院赣江创新研究院赣州341119

高速旋转的超导转子可制作高精度惯性器件,对载体的角位置或角速度进行测量,超导转子的质量偏心和球面误差是影响测量精度的主要误差源.超导转子结构越复杂,其制作和装配过程造成的质量偏心和球面误差就越大,则其测量角速度的精度越低.... 详细信息

高速旋转的超导转子可制作高精度惯性器件,对载体的角位置或角速度进行测量,超导转子的质量偏心和球面误差是影响测量精度的主要误差源.超导转子结构越复杂,其制作和装配过程造成的质量偏心和球面误差就越大,则其测量角速度的精度越低.基于此,本文设计了一种结构简单的超导转子驱动电磁结构,并通过有限元方法研究了定子对超导转子产生的转矩,分析了定子对超导转子的定中和加转效果.基于对超导转子转矩的研究结果,提出了一种定中和驱动一体化的超导转子驱动方法,即通过定子线圈同时实现定中和驱动功能,并设计了对应的定子控制时序.最后分析了所提驱动方法驱动过程的力矩分布,并结合定子系统的响应特性对驱动效果进行了定量分析,计算了不同条件下超导转子加速到50 Hz需要的时间.结果表明,所设计的驱动电磁结构及提出的定中驱动一体化的驱动方法可以对超导转子定中和驱动,研究结果为进一步优化超导转子结构,及超导转子的驱动方法提供参考.

关键词：超导转子麦斯纳力定中和驱动一体化电磁驱动

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近月空间广域观测星座设计与效能分析

宇航学报 2024年第8期45卷 1172-1179页

作者：夏明胡海鹰陈起行张靖鹏董磊郑珍珍王妍卉中国科学院微小卫星创新研究院上海201304 上海微小卫星工程中心上海201304

为满足近月空间广域观测及地月转移目标跟踪观测需求,设计一种运行于地月平动点L1/L2点轨道及DRO轨道的三星广域观测星座。首先分析了近月空间目标特性与重点区域范围,并根据观测需求和维持代价优选系统轨道。接着根据观测对象特性完成... 详细信息

为满足近月空间广域观测及地月转移目标跟踪观测需求,设计一种运行于地月平动点L1/L2点轨道及DRO轨道的三星广域观测星座。首先分析了近月空间目标特性与重点区域范围,并根据观测需求和维持代价优选系统轨道。接着根据观测对象特性完成对近月空间环扫覆盖探测与地月转移目标跟踪观测的工作模式设计。最后根据视星等公式对不同相位角和观测距离的目标亮度进行仿真分析得出载荷探测能力需求,并推导得出载荷探测视场需求。通过效能仿真分析,该星座对近月空间覆盖率周期为8天,可在1.5个周期内实现对近月空间的100%覆盖,单周期观测近月目标不少于14次、观测弧长不少于3.5 min,对典型地月转移目标观测弧段时长可占转移周期80%以上。满足近月空间广域观测和对近月目标及地月转移目标编目定轨需求。

关键词：地月平动点近月空间星座设计效能分析

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基于多目标遗传算法的固定蜂窝板辐射器性能优化

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航天器工程 2024年第4期33卷 34-43页

作者：王建鹏郭彤陈亮姜文杰孙晓晨中国科学院微小卫星创新研究院上海200050 上海微小卫星工程中心上海200120

针对某低轨卫星高散热性与减重需求,提出一种蜂窝板辐射器的优化设计方案。研究表明,外贴热管能够提高辐射器散热能力与表面温度均匀性。以热管-管路布局参数作为设计变量,利用优化拉丁方试验法生成72套样本组合,并采用误差最低的径向... 详细信息

针对某低轨卫星高散热性与减重需求,提出一种蜂窝板辐射器的优化设计方案。研究表明,外贴热管能够提高辐射器散热能力与表面温度均匀性。以热管-管路布局参数作为设计变量,利用优化拉丁方试验法生成72套样本组合,并采用误差最低的径向基函数(RBF)构建代理模型,仿真结果表明,基于带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)迭代得到的最优方案提高散热能力超过1/4,表面温度均匀性改善65%且辐射器总质量降低32%。通过绕轨运行热控能力分析得到,优化方案的散热器具有优异的散热性能以及显著的减重优势,可为固定式空间辐射器的设计提供参考。

关键词：辐射散热器数值仿真多目标遗传算法代理模型散热优化

基于AHP-EWM多目标决策模型的北京应急避难场所承载力评价

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遥感学报 2024年第9期28卷 2276-2292页

作者：尤笛王世新王福涛闫珺王振庆刘文亮朱金峰王丽涛侯艳芳中国科学院空天信息创新研究院中国科学院大学

应急避难场所可以在灾害发生后供居民紧急避难、救援和疏散，是国家公共安全和应急管理的重要组成部分。评价应急避难场所的承载力，对于推进韧性城市建设、促进城市可持续发展具有重要意义。北京市是世界上仅有的3个位于设防烈度为Ⅷ... 详细信息

应急避难场所可以在灾害发生后供居民紧急避难、救援和疏散，是国家公共安全和应急管理的重要组成部分。评价应急避难场所的承载力，对于推进韧性城市建设、促进城市可持续发展具有重要意义。北京市是世界上仅有的3个位于设防烈度为Ⅷ度区域的首都之一，也是中国最早建设应急避难场所的城市，在应急避难方面具有典型性和代表性。本文采用遥感影像、POI等多源数据，构建基于AHP-EWM多目标决策的城市应急避难场所承载力评价模型，并以人口分布比较集中的北京市五环内为例进行分析评价和情景模拟。首先，从安全性、可达性、有效性和保障性4个方面构建应急避难场所承载力评价指标体系；其次，采用层次分析法（AHP）、熵权法（EWM）主客观赋权，并用最大离差平方和理论求解权重系数；然后，构建多目标决策评价模型，对应急避难场所承载力进行评价；最后，考虑灾害发生后的复杂性，对不同避难情景下的承载力进行模拟分析。结果表明，北京五环内的应急避难场所承载力整体较好，但二—三环承载力为优的区域占地面积为0，存在环域间的不均衡性。本研究可为城市应急避难场所承载力评价提供定性和定量的依据，也可为应急避难场所的规划布局和资源高效配置提供决策支持。

关键词：遥感应急避难场所层析分析法(AHP) 熵权法(EWM) 组合赋权承载力评价多目标决策法情景模拟北京

太湖金墅港水源地蓝藻、细菌群落结构及垂直迁移规律研究

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长江流域资源与环境 2024年第3期33卷 596-604页

作者：林怡雯景明李继影吴志杰王子博清华苏州环境创新研究院江苏苏州215000 江苏省苏州环境监测中心江苏苏州215004

以太湖金墅港水源地蓝藻为研究对象,通过高通量测序技术分析水体和底泥中细菌的群落组成,同时检测常规水质理化因子,分析其对蓝藻变化的影响。结果显示,金墅港水体和底泥中细菌群落主要门组成相似,随着季节的变化水体中蓝藻群落结构的... 详细信息

以太湖金墅港水源地蓝藻为研究对象,通过高通量测序技术分析水体和底泥中细菌的群落组成,同时检测常规水质理化因子,分析其对蓝藻变化的影响。结果显示,金墅港水体和底泥中细菌群落主要门组成相似,随着季节的变化水体中蓝藻群落结构的变化较大,底泥中蓝藻的群落结构变化较小;蓝藻门主要的优势科是微囊藻科(Microcystaceae)和聚球藻科(Synechococcales),蓝藻爆发期主要是微囊藻;影响蓝藻群落结构变化的主要环境因子是水温、溶解氧、总氮和总磷;金墅港全年共检测到12个属的溶藻细菌,主要为假单胞菌(Pseudomonas)和黄杆菌(Flavobaeteria),溶藻菌在细菌的占比与蓝藻相反,蓝藻水华爆发时比例较低,蓝藻水华爆发前期、末期则比例较高。此外还发现随着气温升高,底泥中蓝藻的繁殖优先于水体中蓝藻的繁殖;蓝藻爆发期,水体中蓝藻比例较高时会出现向底泥中迁移富集的现象。

关键词：太湖金墅港细菌蓝藻溶藻细菌高通量测序

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农村生活污水处理系统中抗生素分布规律与去除效应

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环境工程技术学报 2024年

作者：肖菲菲李海明香宝王洪良梁美婷贾游丽张洪阁天津科技大学海洋与环境学院天津市滨海新区环境创新研究院国家环境保护化学品生态效应与风险评估重点实验室中国环境科学研究院

我国农村生活污水中抗生素普遍存在，且种类繁多，而农村生活污水处理系统对抗生素的去除效果存在较大差异和波动特征。在已有文献的基础上，系统分析了我国农村污水处理系统中抗生素检出的种类、浓度水平特征及常规污水处理工艺对抗生... 详细信息

我国农村生活污水中抗生素普遍存在，且种类繁多，而农村生活污水处理系统对抗生素的去除效果存在较大差异和波动特征。在已有文献的基础上，系统分析了我国农村污水处理系统中抗生素检出的种类、浓度水平特征及常规污水处理工艺对抗生素的去除效果。结果显示：我国农村生活污水中主要抗生素种类包括四环素类、磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类、氯霉素类及β-内酰胺类，含量水平在ng/L～μg/L，但不同地区农村之间存在一定差异；不同农村生活污水处理工艺对抗生素的去除效应存在较大差异和波动特征，去除效果因抗生素种类而异，出水中抗生素浓度普遍在ng/L级别，其中序批式活性污泥法工艺在抗生素去除方面表现出较高的去除效率，去除率达到72.97%～90.82%，平均去除率为84.97%，该工艺对磺胺类抗生素（甲氧苄啶除外）和β-内酰胺类抗生素去除效果较好，而对于四环素类抗生素的去除效果相对较弱；人工湿地系统对抗生素的去除效果易受外界环境影响，去除率波动较大，为19.70%～98.50%，在适宜温度等条件下去除率较高，土壤渗滤系统对抗生素去除率介于50%～75%之间，2种处理工艺在喹诺酮类抗生素的去除方面具有优势，但对四环素类抗生素的去除效果较差。研究揭示了中国农村生活污水处理系统在处理常见抗生素方面的潜力和局限，为未来优化处理工艺、提高抗生素去除效率、保护水环境质量和公共健康提供了科学依据。

关键词：农村生活污水新污染物抗生素含量水平处理工艺去除效应