对地观测卫星任务规划问题研究述评

卫星任务规划是卫星系统核心模块,其性能直接影响到卫星系统的工作效益。针对卫星任务规划的几个关键问题对现有的一些研究方法进行总结分析,并对未来研究进行展望。首先分析了多用户任务需求,梳理了任务需求的辅助分析过程,然后总结归类现有的区域目标分解和任务聚类的方法,在此基础上分别对单星和多星任务规划模型及求解算法进行述评,最后阐述了卫星任务规划调度需要进一步研究的问题。     

基于任务合成的对地观测卫星应急调度方法

针对应急条件下对地观测任务时敏度高、动态性强的特点,提出了基于任务动态合成的多星应急调度方法。首先,建立了多星动态应急调度数学规划模型。然后,提出了任务动态合成(dynamic merging,DM)策略,并设计了候选合成任务集合构建(candidate merging task set establishment, CMTSE)算法。最后,提出了基于任务动态合成的多星动态应急调度(dynamic merging based dynamic emergency scheduling, DM DES)算法。为验证DM DES算法的有效性,通过大量仿真实验将DM DES与基于迭代修复的启发式算法(repair based heuristic algorithm, RBHA)和不考虑任务合成的动态应急调度(dynamic emergency scheduling, DES)算法进行比较。实验结果表明,DM DES算法能有效提高调度质量,适用于多星动态应急调度。     

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。     

局部邻域搜索在对地观测卫星任务规划中的应用与扩展

任务规划作为一项重要技术,已经广泛应用于卫星的星载与地面控制系统中,以提高卫星任务执行的鲁棒性、可预测性和高效性。描述了对地观测卫星任务规划问题及特点,给出了对地观测卫星任务规划的一般处理过程。针对约束规划中的局部邻域搜索算法不能有效反应对地观测卫星成像的时效性和分辨率等需求的问题,提出了基于动态优先级的局部邻域搜索算法。算法在经典约束满足问题求解算法的基础上,主要扩展了任务优先级的定义及在搜索过程中的启发式。通过典型的仿真算例,验证了算法的可行性和有效性。     

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。     

基于贪婪算法的卫星地面站任务规划方法

针对卫星地面站系统任务规划问题 ,在可视时间和任务时间的约束条件下 ,为满足最大化资源利用的目标 ,基于贪婪算法提出了一种解决该问题的有效方法 ,为进一步研究该类问题 ,给出了一种新的思路。     

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.     

基于CARTWHEEL构型的小卫星星座有效基线分析

编队小卫星有效基线分析是编队小卫星SAR系统性能分析的关键,提出了针对Cartwheel编队构型的精确基线分析方法.将小卫星星座绕飞轨迹Hill方程与地球自转相结合,综合考虑两者的影响,精确的对Cartwheel构型星座有效基线进行仿真计算,并且对星座在不同轨道位置的基线偏差进行了分析.     

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.     

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.     

导航星座星间链路信号自适应捕获方法

针对导航星座星间链路信号动态特性和工作特点,提出了一种基于星历辅助的自适应捕获方法。该方法利用导航卫星自有的导航电文对接收信号到达时延、多普勒频移和信噪比进行估计,根据估计结果自适应调整信号捕获的搜索范围、非相干累加次数和判决门限,以减少捕获时间、提高捕获性能。给出了自适应捕获的设计思路和流程,并结合全球定位系统真实轨道数据进行了仿真。仿真结果进一步证明了所提方法的有效性。