基于空间几何模型的遥感卫星任务分解算法

遥感卫星调度问题包含资源约束和任务约束,约束条件比较复杂,在调度前需要将观测任务分解为能被调度算法处理的元任务。任务分解的核心是计算卫星观测目标的时间窗口和侧摆角,由于区域目标无法被单次完全观测,在进行分解时需要将其划分为若干个子区域。针对点目标,提出了一种基于空间几何模型的任务分解算法,在此基础上结合动态划分方法,提出了区域目标任务分解算法,并分析了区域划分参数与观测效率的关系。实验结果验证了算法的有效性。     

卫星合成观测调度的最大覆盖模型及算法研究

遥感卫星采用合成观测方式可以提高观测效率,研究了遥感卫星合成观测调度问题.通过分析观测活动与目标的覆盖关系,建立了考虑任务优先级的最大覆盖模型.分析了观测活动性质,并基于观测活动间存在时序关系特征,将问题按照卫星的最大侧摆次数划分为多个阶段,提出了基于动态规划思想的算法,能够在多项式时间内得到问题的最优解.测试算例验证了算法的有效性.     

卫星单轨任务合成观测问题及其动态规划算法

一类遥感卫星的侧摆机动性能较差,必须考虑将某些任务合成观测以提高观测效率。研究了卫星在单个轨道圈次内,任务间的最优合成观测问题。建立了问题的约束优化模型,分析合成任务性质,基于合成任务间存在角度相关及时序特征,将问题按照卫星的最大侧摆次数划分为多个阶段,利用动态规划思想,得到了问题的最优解。测试算例验证了算法的有效性。     

求解双层CARP优化问题的知识型遗传算法

双层CARP优化问题首先考虑物流系统的宏观配置问题,然后考虑相关服务的完成问题. 提出了一种求解双层CARP优化问题的知识型遗传算法：采用两种扩展启发式方法来辅助生成初始种群;基于算子绩效知识为每次选择、交叉和变异操作选择合适的操作算子;基于弧段顺序知识为每次交叉和变异操作选择合适的断点位置;采用局部替换程序不断向当前种群中注入新个体. 实验结果表明,知识型遗传算法在优化性能方面优于其他几种方法.     

具有双重时间窗约束的作业车间调度算法

为解决实际生产调度中等待时间受限引起的工件加工时间窗约束和设备能力有限引起的机器可加工时间窗约束,以工件完工率最大为优化目标,建立了具有双重时间窗约束的作业车间调度模型,提出了求解该模型的基于启发式规则的禁忌搜索算法。在分析优化目标与约束条件关系的基础上,提出了工件选择和机器分配的启发式规则,并利用启发性规则生成初始调度方案;设计具有块邻域结构的禁忌搜索算法,减小了邻域规模,通过迭代优化最终获得较优的调度方案。选择多种不同规模的算例与传统算法进行对比分析,实验结果表明了所提算法的可行性和有效性。     

成像卫星集成调度的变邻域禁忌搜索算法

探讨了一类涉及多星、多地面站的成像卫星系统集成调度问题,要求从可能过度订购的卫星观测需求中,选择一个能够无冲突完成的任务子集,并为相应的观测和数据下传活动安排资源和时间,以最大化对所有用户需求的总体满足程度.建立了该问题的变体形式车辆路线问题模型,设计了改进型和调整型两类邻域结构,并提出了一种变邻域禁忌搜索算法.通过交替使用两类邻域结构,增强了算法对解空间的探索能力和规避局部极值的能力.测试算例的计算结果和与其它算法的比较表明,该算法能够在相近的计算时间内显著改善求解质量.     

基于曲线拟合的移动目标卫星动态跟踪方法

研究卫星对移动目标的动态跟踪问题,主要解决卫星的实时指向计算。本文在已知移动目标的位置信息情况下,建立卫星观测目标的空间几何模型;利用STK（Satellite Tool Kit）软件辅助构建卫星对移动目标的指向序列,设计跟踪曲线的分段拟合方法;建立在时统误差影响下卫星视轴切换的约束模型。通过实验验证了分段曲线拟合方法对于减小误差的有效性,可以较好地提高卫星对移动目标跟踪的准确性和时效性。     

大地坐标系下目标运动预测:一种基于高斯分布的求解方法

目标运动参数未知给移动目标优化搜索问题带来不确定性,制约了优化搜索计划的制定、降低了侦察监视资源的使用效益.为了降低目标运动引入的不确定性影响和辅助目标优化搜索计划的制定,针对大地坐标系下目标运动预测问题,首先在平面笛卡尔坐标系下对目标的运动进行分析,推导出一种基于高斯分布的目标转移概率密度函数;然后在三维笛卡尔坐标系内进行扩展,得到地球表面上目标运动转移概率的数学描述;接下来借助坐标转换原理和曲面积分方法,提出了大地坐标系下基于高斯分布的目标转移概率计算方法;最后针对卫星对地移动目标搜索中的目标运动预测问题,采用高可信的卫星轨道数据建立了仿真场景进行验证.仿真统计结果显示:文章提出的目标运动预测方法是有效的,在移动目标优化搜索计划的制定过程中,能够降低系统的不确定性和搜索的盲目性.     

基于可配置规则的敏捷卫星任务规划问题研究

针对敏捷卫星对地观测任务规划问题,鉴于现有算法大都面向某一特定卫星系统设计,无法满足不同敏捷卫星、不同用户偏好对分配规则和调度策略的不同要求;考虑到敏捷卫星约束复杂,用户需求多样,设计可配置机制,实现敏捷卫星任务规划算法对不同分配规则和启发式调度策略的兼容,允许根据敏捷卫星特点和用户需求进行选择和拓展。仿真实验和工程应用表明,算法提高了对敏捷卫星约束复杂化和用户需求多样化的适应性,提升了对不同卫星系统的可重用性。     

水面舰艇编队最佳防空队形建模及求解

对舰艇编队最佳防空队形模型的求解进行了研究,采用多目标来表示"最佳"——舰队受到导弹袭击所造成的损失的期望值最小,抗饱和攻击能力最强。在求解的过程中,选用分层序列法来实现对问题的降维,即在满足某一目标达到最优的基础上,寻求其他目标的最优值。最终求得舰艇编队在给定条件下的最佳队形。在此基础上,对所求最佳队形的抗饱和攻击能力进行了实验仿真,实验结果为舰队编队与防御过程中的科学决策提出了新的思路。