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.     

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。     

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.     

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.     

电子侦察卫星任务调度方法

基于电子侦察卫星任务规划问题的特殊性,提出了规划预处理的基本方法,并基于合理假设建立了问题的多目标规划模型;设计了一种改进的遗传退火算法对模型进行求解,为防止最优解的丢失,引入了基于精英保留的选择机制,同时该算法有效避免了遗传算法局部优化能力差及模拟退火算法易陷入局部最优等缺陷。最后,通过实例将该算法与遗传算法(genetic algorithm, GA)及模拟退火算法(simulated annealing algorithm, SA)相比较,结果表明该算法能有效解决电子侦察卫星的任务规划问题。     

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。     

多业务CDMA网络基站规划模型与算法研究

针对多业务CDMA网络基站规划问题,以最小化建设成本和功率损耗为目标,建立该问题的多目标数学优化模型.针对所建模型的特点,设计基于非支配排序遗传算法(NsGA-Ⅱ)的求解方法,给出算法实现的各种关键要素.通过对一个实际算例进行求解,仿真结果表明算法能够很好的逼近Pareto最优解集,在所有获得的规划方案中基站均匀的分布在目标规划区域内,与实际规划比较吻合,从而表明所建模型和算法的有效性,能够为实际CMDA网络基站规划提供有效的理论依据.     

空天无人系统智能规划技术综述

鉴于以无人机群和多航天器为代表的航天无人系统的快速发展,以及任务要求的日益多样化和复杂性,在分析空间无人系统智能规划特点的基础上,首先阐述了无人机群聚、编队飞行、编队维护和编队重构等智能航迹规划策略,总结了无人机群任务智能规划的建模和优化方法.然后介绍了多航天器飞行和避碰轨道规划的内容和现状,总结了多航天器集中和分布式任务规划的主要研究成果.最后,对空间无人系统智能规划技术的未来发展提出了一些建议.     

直升机H∞鲁棒控制器的优化设计及仿真

为满足ADS-33E所规定的操纵品质要求,有效克服模型不确定性的影响,提出了一种基于遗传算法的直升机H∞鲁棒控制器设计方法。首先把ADS-33E频域操纵品质指标和时域指标的设计要求转换为不等式约束,在此基础上应用多目标遗传算法自动搜索满足指标要求的最优鲁棒加权函数阵,进而得到最优H∞鲁棒控制器。最后,应用上述方法设计了某型直升机横侧向H∞鲁棒控制器,仿真结果和性能分析表明,控制器具有良好的鲁棒性和操纵品质,表明了该方法的有效性。

Abstract：

A novel H∞ robust flight controller design method for a helicopter was proposed based on multiple objective genetic algorithm （MOGA）,in order to satisfy handling qualities requirements of ADS-33E and overcome inferior effect of model uncertainty. Requirements of time-domain and ADS-33E were described as inequality constraints,and MOGA was used to obtain optimal weighting functions matrices. Afterwards,optimal H∞ robust controller,which satisfied corresponding time-domain and frequency-domain requirements,was synthesized. Finally,H∞ robust controller for a certain helicopter＇s lateral motion was synthesized,and the simulation results and performance analysis show that the controller is of preferable robustness and handling quality.     

一种基于自适应遗传算法的CMAC的学习率优化方法

CMAC（cerebellar model articulation controller）是一种局部逼近神经网络，它发展了近30年，但是关于其学习率的确定仍缺乏好的方法。基于CMAC的控制系统如果没有好的学习率，那么系统就会不稳定或者收敛速度很慢。在传统方法的基础上提出利用遗传算法（GA）来确定其学习率，通过自适应遗传算法（GA）其他传统方法相比较，表明利用自适应遗传算法（GA）不仅使系统稳定，而且收敛速度更快，并进行了仿真验证。     

卫星网络密钥管理模型设计与仿真

密钥管理系统为网络中的各节点提供密钥的分配和更新服务,是实施网络安全服务,保证信息安全的基础.针对卫星网络的结构和通信特点,设计了一种新的包含会话密钥、主密钥和公钥的密钥管理模型.首先,设计了公钥更新协议,并对其安全性进行了分析;其次,通过对比分析,对会话密钥更新和主密钥更新的策略进行了设计,并对其安全性以及效率进行了详细分析.最后,在卫星网络仿真环境下实现了密钥更新过程.结合仿真测试数据,与IBM混合密钥管理模型进行比较,并给出了设计密钥更新策略时的重要参考依据.     

智能运输调度系统模型库构造与管理

根据最近的研究和未来展望 ,从系统设计的角度对 V RSP( Vehicle Routing and SchedulingProblem s)的模型按结构进行了分类 ,给出了模型类的知识表示 ;详细地讨论了 VRSP模型类的父类、子类、多项式派生子类、相似类、多项式派生超子类、等价类 ;研究了模型类的并、交、补运算 ,从而深刻地揭示了模型类之间的关系 .提出了 VRSP模型库及其管理系统一个框架设计 .本文的研究虽然是针对智能运输调度系统进行的 ,但其思想和方法对一般智能管理系统的设计具有普遍意义.     

基于分时段模型的无刷直流电机仿人智能控制

为抑制无刷直流电机转矩脉动,设计了基于分时段电机模型的仿人智能控制算法。分析了无刷电机的换相转矩脉动过程,由于转矩脉动将导致转速的波动,根据换相时转速的变化,建立了换相过程分时段电机模型,并结合仿人智能控制算法具有多模态控制的特点,对不同时段采取相应的控制模态,并利用改进的遗传算法对仿人智能控制器的参数进行整定,最终使转速波动减小,进而反映了转矩脉动的减小。仿真结果表明,提出的控制策略有效减小了转矩脉动,使控制系统具有良好的动态性能。     

智能组卷系统的建模与算法研究

根据教育考试理论与统计学,分析了自动组卷目标要求,建立了智能组卷系统的数学模型.提出了一种基于免疫遗传算法的智能组卷算法,提出了分段编码、段内遗传操作、误差加权适应度评估方法.通过应用实例分析,实验结果表明所提出新组卷算法的组卷成功率高、组卷速度快.     

稻麦联合收获机清选智能调控模型仿真与试验

如何根据清选损失率和含杂率的变化进行清选智能调控建模与仿真是智能化稻麦联合收获机智能调控的研究重点和热点问题。基于清选调控流程图构建了清选智能调控专家经验知识获取方法,基于产生式规则表示法构建了面向田间作业环境的清选智能调控知识库;基于仿人智能控制原理,构建了自适应选择清选调控策略的知识推理算法,完成了清选智能调控模型的构建。基于Matlab的Simulink模块库构建了清选智能调控模型仿真与测试环境,通过模拟清选含杂率和清选损失率的输入,对该智能控制算法进行了仿真试验与分析。     

过热器机理模型的遗传算法参数优化方法研究

针对过热器模型各参数存在的强耦合性,提出了基于遗传算法的机理模型参数优化方法。建立过热器数学模型,确定优化参数,应用遗传算法进行优化,直到模型精度达到要求。仿真研究表明,运用该方法建立的过热器模型达到预定精度要求;优化过程自动进行,缩短了建模和优化时间。这种方法具有通用性,简单易行,为火电厂仿真机数学建模和参数优化提供一种新的思路和方法。