成像卫星任务规划模型、算法及其应用

近年来, 成像卫星数量越来越多,成像任务需求呈现出多样化、复杂化和快速 增长的趋势,成像卫星任务规划问题在卫星管控中的作用越来越突出.在对成像卫星任务规划基础理论进行 阐述的基础上,总结了成像卫星任务规划的基本模型和主要求解算法. 建立了考虑任务合成的成像卫星调度模型, 提出了求解该模型的快速模拟退火算法.成像卫星调度模型、求解 方法和任务规划技术,已运用到成像卫星的日常管控中, 取得了很好的效果.     

面向成像卫星组网的群任务规划方法研究

本文基于提高用户任务需求的处理能力，探索可共享卫星资源组网卫星协同的群规划方法.研究中不仅考虑了一些部门存在特有的任务规划需求，还考虑到一些重要部门有卫星资源或者经申请有允许规划的卫星资源. 分析了群规划的模式需求及提出群规划框架；针对分层规划与可共享的资源服务，建立群规划多目标优化模型；针对任务规划这一高维离散组合优化问题，借鉴蚁群算法的快速收敛和遗传算法的强知识表示能力，阐述组合高低阶知识表示的改进遗传求解算法. 仿真实验验证了本文规划模型与求解算法的有效性.     

考虑发射失败的多中心多卫星发射任务协同规划方法

在中国未来卫星发射需求急剧增加和卫星发射中心发射能力有限的情况下,为多颗卫星协调发射中心和发射时间变得日趋困难。为解决大量卫星发射任务的协同规划问题,以发射成本最少、发射失败概率最低为优化目标,建立了多中心多卫星发射任务协同优化的多目标混合整数规划模型。基于非支配排序的多目标优化算法(non-dominated sorting genetic algorithm II, NSGA II)框架,设计了求解模型的多目标进化算法,提出了发射中心选择的整数编码方案,给出了基于启发式搜索的发射时间规划解码算法,并设计了染色体质量检查与修正算法。基于中国现有的4个卫星发射中心和可能面临的6类发射任务,设计了包含10颗卫星发射任务的小规模案例和30颗卫星发射任务的大规模案例,对模型和算法进行了仿真验证。实验结果表明该方法能有效解决多中心多发射任务协同规划问题。     

基于贪婪随机自适应过程的多类型卫星联合任务规划技术

对地观测卫星任务规划问题需要考虑侧视、星上能量、数据容量和数据传输等多种约束,是一类复杂的组合优化问题,现有研究大多对问题进行了不同程度的简化。面向多种载荷类型卫星的联合任务规划问题,考虑上述多种约束,基于贪婪随机自适应搜索过程提出了一种新的混合算法对问题进行求解。实验结果表明,该混合算法在多星联合任务规划领域是可行有效的。     

天基信息获取任务规划模型研究

以成像侦察卫星为例研究了多卫星多任务天基信息获取任务规划技术.首先对相关现状、天基信息获取的用户需求、约束条件进行分析,其次基于约束满足理论建立数学模型,再次设计了针对该模型的遗传算法,最后通过一个仿真算例检验了相关研究成果.     

基于资源预留的成像卫星鲁棒性任务规划方法

随着新型成像卫星的智能化发展,成像卫星鲁棒性任务规划是一个迫切需要解决的理论和实践问题.综合考虑卫星姿态转换时间,固存和电量等约束条件,建立了成像卫星鲁棒性任务规划模型.在保证任务规划收益最大化的前提下,提出了一种基于资源预留的成像卫星任务鲁棒性规划方法.基于任务之间卫星的转换时间约束及资源预留规则,保证资源的高效利用及地面观测任务的有效安排.通过对不同规模的实例进行求解,实验结果表明本方法具有很好的鲁棒性.本文方法对其它相同类型相关问题具有指导及借鉴作用.     

基于改进合同网协议的分布式卫星资源调度

随着卫星和任务的增加以及卫星智能化的提升, 传统的集中式任务规划已无法满足规划需求。本文研究分布式卫星任务规划问题, 首先, 针对分布式任务规划中全局和局部目标的不一致性建立双层规划数学模型, 最大化观测收益、最小化任务观测完成时间、最优化负载均衡。其次, 提出可解约循环合同网, 设计包含全任务投标策略和二次中标策略的并发机制以减少协商次数, 建立多属性评标机制完善评标过程。设计基于自适应退火的可解约循环合同网算法求解分布式卫星任务规划问题。最后, 通过数值实验结果证明所提算法求解问题的有效性和合理性。     

面向敏捷卫星任务规划的云层建模及处理方法

针对云层遮挡影响光学卫星成像质量的问题,以新一代敏捷卫星任务规划问题为背景,对云层信息进行建模,提出了一种云层遮挡时间窗口计算方法,通过引入预判和二分法推进计算环节来提高遮挡窗口的求解效率。根据任务约束条件建立了考虑云层信息的敏捷卫星任务规划模型,并利用蚁群算法进行寻优计算。具体设计了状态转移规则、任务安排规则和信息素更新规则。通过10个不同规模的情景案例进行仿真对比分析,仿真结果验证了云层模型和提出的处理方法在敏捷卫星任务规划问题上的有效性。     

基于状态-动作模型的中继卫星操作规划问题建模

通过分析中继卫星操作规划问题特点,提出一种基于状态-动作模型的任务规划建模方法。采用PDDL语言对中继卫星的领域知识进行描述,解决动作的持续时间约束、复杂资源约束以及一类特殊的外部事件的表达问题。最终建立的中继卫星操作规划模型表明,该方法较传统规划建模方法具有更强的描述能力。通过引入领域知识将操作任务规划问题分解为规模较小的子规划问题,并给出子任务对应的可选动作集合,从而减小了规划解的搜索空间,提高了求解效率。     

基于时间间隔的观测卫星操作规划

卫星的有效载荷的操作规划是卫星自主性的要求，目的是使卫星根据任务目标及有效载荷的当前状态，从有效载荷可选动作集合中自主选择有序的动作集合去完成任务。传统的行为规划技术在时间约束表示上有所不足，因此不能解决有效载荷的操作规划问题。本文介绍了一种基于时间间隔表示的规划方法，并将其应用于卫星的操作规划问题，可以很好的表示有效载荷操作规划中复杂的时间约束，通过一个简单的实例，给出了用这种方法在卫星操作规划问题中的成功应用。     

自动导引车调度优化研究综述

制造系统中自动导引车（Automated Guided Vehicles,AGV）调度对于提高制造系统效益和降低制造成本具有重要作用,同时AGV调度也是十分复杂的组合优化问题,将AGV调度优化问题分为3类：AGV静态调度、AGV动态调度、AGV同时调度（与其他资源联合调度）进行了概述,并对其研究方法进行了分析与总结,包括传统分析方法、建模与仿真方法、智能优化算法、混合优化方法,分析了各类方法的优缺点,指出了当前AGV调度优化研究中存在的不足,并提出了未来的研究方向和建议。     

任务调度启发式信息的卫星数传ACO算法应用

针对卫星数传调度问题,建立了任务调度启发式信息体系框架,提出了基于任务开始时间、任务调度收益、任务可用资源灵活度和任务调度冲突度的启发式信息,研究了任务调度启发式信息在卫星数传蚁群优化算法中的应用。针对不同规模场景的仿真结果表明,任务调度启发式信息有助于蚁群算法求解卫星数传调度问题。     

关于武器系统数字孪生的若干思考

回顾了数字孪生技术的主要发展过程,提出了武器系统数字孪生研究和实践的必要性,给出了武器系统数字孪生的定义和组成,分析了数字孪生应用架构和数字主线构建、双向协同仿真与控制、智能自主演进和基于容器仿真云的数字孪生运行支撑等关键技术,阐述了若干关键技术的初步研究与实践,进行了总结和展望。     

基于物联网的河湖水系连通水质水量智能调控及应急处置系统研究

总结分析了河湖水系连通工程水质安全保障中亟需解决的科技难题,凝练出制约水质水量智能调控及应急处置系统建设的技术瓶颈,从物联网理念出发,提出由实时感知层、水信互联层、智慧决策层组成的河湖水系连通工程水质水量智能调控及应急处置系统总体框架,该系统具备智能感知、智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度、智能处置、智能控制等服务功能.     

基于多目标遗传算法的卫星成像任务调度技术

针对成像卫星的任务调度问题,考虑多种约束条件,提出了成像任务约束图模型。基于多目标优化和遗传算法思想,提出了一种应用于卫星成像任务调度的多目标遗传算法,详细分析了算法的各个关键步骤的设计思想,能够求得基于成像约束图模型的满意解,生成卫星的优化拍摄计划。卫星成像任务调度原型系统的实现和实验结果验证了该模型和算法的合理性和有效性。     

基于解构造图的卫星数传调度ACO算法

针对卫星数传调度问题,建立了基于任务调度关系（弧模式）和基于任务调度位置（结点模式）的解构造图,提出了基于解构造图的卫星数传调度蚁群优化(ant colony optimization, ACO)算法。算法利用伪随机概率转移规则进行路径搜索,通过划分冲突任务集来限制蚁群的搜索邻域。算法根据迭代最优解和至今最优解进行全局信息素更新,并将构造图中的信息素浓度限制在一定范围内。仿真结果表明,文中提出的两种解构造图及ACO算法是正确可行的,基于结点模式解构造图的ACO算法能获得更优的解。     

Survey of the research on dynamic weapon-target assignment problem

1 .INTRODUCTIONThe nature of modern war has been changed withthe advent of long-range and precision weapons ,together with advanced sensors and informationsystems[1].Compared with the traditional warfareinindustrial age , great revolution has taken placein the modern war in the information age ,in suchfields as the operational theory ,structure of armyand the way of command and control (C2) . Withthe development of newtechnology ,the operationstyle of modern warfare has been changing from…     

基于本体的无人系统任务规划研究综述

作战知识是提高无人系统的自主作战能力的重要因素。如何系统规范地存储和表示作战知识, 使无人系统能够根据高层任务指令, 自主完成任务规划, 并基于不断更新的战场知识进行重规划和智能决策, 是一个新的研究领域。首先, 通过对任务规划领域概念、规划方法和知识表示方法的梳理, 提出了基于本体的任务规划框架。然后, 总结了本体在机器人、无人系统、军事任务规划等领域的应用情况, 分析了当前研究的特点和不足, 并提出了该领域的重要研究方向。最后, 针对构建无人系统任务规划本体时应遵循的原则和需要关注的关键能力指标进行了论述。     

基于改进蚁群算法的敏捷成像卫星任务调度方法

针对敏捷成像卫星观测任务调度问题, 综合考虑卫星最长连续工作时间、任务间卫星姿态调整时间、能量、容量等约束建立了任务调度模型. 考虑到密集任务间的相互影响, 着重分析了任务间卫星姿态调整时间约束, 并给出调姿时间求解方法. 提出一种改进蚁群算法对问题进行求解, 借鉴蚁群系统(ACS)和最大最小蚂蚁系统(MMAS)的思想设计寻优策略和信息素更新策略. 并结合实际约束, 引入最早、最晚可观测时间和任务优先级等因素来控制转移概率. 实验算例验证了模型和算法的有效性.     

基于相关滤波的视觉目标跟踪算法新进展

相关滤波跟踪算法凭借其优良的综合性能, 已成为视觉目标跟踪领域中理论研究和实践应用的热点。尽管目前已有大量研究, 但仍缺乏从跟踪框架层面对现有相关滤波跟踪算法的系统分析。因此, 文中从视频目标跟踪算法基本框架出发, 深入剖析了相关滤波跟踪算法的特性以及各工作阶段存在的基本问题。以此为依据, 归纳总结了近十年来其主要技术新进展及相应算法特点, 并对20种典型相关滤波跟踪算法进行了测试与分析。最后, 给出了相关滤波跟踪算法亟待解决的重点问题以及未来可研究方向。