卫星地面站资源调度优化模型及启发式算法

针对涉及合理确定各地面站各类设备的数量及其分布,对设备进行最优调度,提高地面系统资源利用率等卫星地面站资源优化问题,建立了一种非线性泛函优化模型,并根据实际,在适当假设的基础上建立了系统的0-1规划模型。为了求解模型,提出基于地面站资源冲突消解策略,提出了一种启发式调度算法。利用该算法,研究了一个5站10星问题的调度方案,并与人工经验调度方案进行了比较。结果表明,采用这种启发式调度算法,卫星获得服务的时间增加,平均每天服务总圈数没有明显下降,说明该算法是有效的。     

多星地面站系统资源配置优化研究综述

地面站系统设备配置的合理与否将直接影响多卫星系统整体效能的发挥.提出了对多卫星地面站系统的设备进行优化配置的整体技术思路和主要研究内容.通过对国内外相关领域研究情况的分析、借鉴,对问题解决中的多星系统描述模型、多星地面站系统设备配置方案效能评价、多星任务调度策略与算法、设备配置方案优化算法等关键技术进行了探讨.为对多卫星地面站系统进行分析评价与设备优化配置研究指出了方向,具有理论和指导意义.     

求解卫星地面站调度问题的演化学习型蚁群算法

随着观测需求的日益增加,越来越多的卫星和地面站加入到对地观测系统中,迫切需要采用科学手段对卫星地面站资源进行合理分配。针对卫星地面站调度问题,构建了一种演化学习型蚁群算法。实验结果表明,该算法能有效求解卫星地面站调度问题。将蚁群优化模型和知识模型进行优势互补,可极大提高演化学习型蚁群算法的效率,为现有优化方法的改进提供了一种有益借鉴。     

基于综合优先度的卫星数传调度算法

研究了在地面站资源有限、数传任务急剧增多的情况下,合理分配资源以有效实现卫星数传任务的调度问题.首先建立了卫星数传任务模型和调度问题模型,提出了综合优先度的概念及其各个指标,对每个指标进行了详细分析.在此基础上,提出了一种基于综合优先度的卫星数传调度算法。仿真结果表明该算法能够取得较好的调度结果.     

卫星观测系统整体调度的收发问题模型及求解

探讨了一类涉及多星、多地面站、多任务的卫星观测系统整体调度问题,该问题要求从过多赋权卫星观测需求中,选择有能力完成的一个任务子集,并为相应的拍照和数据下传活动安排资源和时间,以实现特定的优化目标.用一种变体形式的收发问题模型描述了该问题,并给出了其约束规划和禁忌搜索相结合的求解方法.最后用随机生成的问题示例检验了求解算法的性能.     

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。     

面向区域目标普查的卫星日常调度预处理

论述了面向区域目标普查的卫星日常调度问题的预处理过程。首先,在参考国外文献的基础上,提出了一种通用的全球参考系统的构建方法;之后根据区域目标地理位置,从全球参考系统中筛选出覆盖区域目标的候选单景,并利用STK获得卫星与候选单景、卫星与地面站的可见时间窗口,删除不满足需求条件的候选单景;然后为候选单景配置对应的优先级,并研究了动态优先级调整方法;最后通过预处理得到了日常调度的输入数据。     

地面站系统服务能力评估指标及其计算方法

针对地面站系统服务能力评估问题,研究了其评估指标及其计算方法.首先从卫星、地面站两个方面建立了地面站系统服务能力评估指标,并就各个指标以及指标的应用进行了分析.然后给出了两种指标计算方法:FCFS(First Come First Service)方法和启发式方法.最后通过实例仿真,表明该指标及方法能够较好的解决地面站系统服务能力评估问题中的是否增建新地面站、是否在某地面站中增加天线等重大决策问题.     

卫星数据传输全流程调度及优化算法

卫星数据传输过程包括两个环节:一是卫星到地面站的星地传输环节,二是地面站到数据中心的地面传输环节。卫星数据的传输问题即合理分配地面接收资源和数据传输链路资源,高效传输卫星数据。以在最短时间内获取卫星数据为目标,建立了包含星地传输和地面传输两个环节的全局调度优化模型,包括星地传输过程中的冲突消解模型和地面传输过程中数据传输模型。利用成像软件生成不同规模的调度任务,采用动态规划和遗传算法的混合算法求解。实验结果表明,与传统调度将两个环节分开优化相比,所提的全局优化能够明显缩短卫星数据传输总时间。     

基于试探性的卫星数传任务调度算法研究

卫星数传任务调度问题是一个非常复杂的组合优化问题,即如何合理为每个任务分配地面站资源及其服务时间以最大限度满足任务需求的问题。根据卫星数传任务的特点,首先建立了卫星数传任务框架模型,进而提出了任务执行灵活度、执行冲突度等概念,在此基础上提出了一种基于试探性的卫星数传任务调度算法。最后利用AFIT基准数据进行仿真验证,结果表明该算法是可行的。     

一种适用于我国的TDRSS星座方案

提出了一种适用于我国的跟踪与数据中继卫星系统(tracking and data relay satellite system,TDRSS)星座方案。系统以中轨卫星星座为基础,由卫星星座、星际链路和地面信关站组成,可为我国的低轨航天器与地面站之间提供不间断的数据链路。理论分析和仿真结果表明,采用该星座方案的卫星中继系统能全天时覆盖全球低空空域,有较好的对地覆盖特性。     

基于北斗卫星校准的连接端站干涉测量与定轨

为提高连接端站干涉(connected-element interferometry,CEI)测量对地球静止卫星轨道(geostation-ary satellite orbit,GEO)空间角位置的测量精度,通常采用射电源标校消除大部分公共误差,但需要在测站配置大口径高增益天线以接收射电源的微弱信号.针对该问题,以北...     

空间科学卫星数据处理框架研究与系统实现

基于我国空间科学战略发展需求，针对我国空间科学先导专项当前在役与未来即将开展的众多卫星任务，对卫星地面段的数据处理框架及关键技术进行研究，提出了一种通用的具有任务级与资源级双层调度引擎的空间科学卫星数据处理技术框架（space science satellite data processing framework, SDPF），设计实现了自动、高效、实时、标准化的空间科学卫星数据处理系统，使得多卫星任务、多载荷数据源的大规模数据的高度复杂的处理过程得以快速并行完成，在数据处理能力、计算资源规划、应对故障的可靠性、灵活性和可拓展性等方面体现出非常好的应用效果，也可为其他领域相关系统的设计提供参考思路。     

一类地面等待问题的离散时间系统求解方法

近年来，航空业迅速发展，空中交通拥挤现象凸现。地面等待是缓解这类现象的有效措施和方法。针对一类目标机场容量随机的单机场地面等待问题，本文给出了问题的具体描述，建立了相应的离散事件系统模型，并在此基础上设计了求解模型的遗传算法，分析了模型的复杂度和相关参数的特性，最后对算法进行了仿真验证。结果表明，本文的离散事件系统模型及相应算法设计合理，可有效缩减总的消耗费用。相对普通的整数规划模型，本文的离散事件系统模型能够给出具体的航班到场时刻和地面等待时间长度，有效消除了“时间碎片”引起的累积误差。     

卫星数传OFDM信号的多普勒效应影响分析

正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号具有较高的频谱效率,有利于实现高速传输。在卫星对地高码率数据传输系统设计中,OFDM有助于解决带宽资源的问题,因此极富吸引力。但是,由于近地轨道(low earth orbit,LEO)星地链路的大动态特性,传输信号会遭受严重的多普勒效应影响。对于宽带OFDM信号而言,多普勒效应的表现形式更为复杂,不再仅仅是频率的偏移。分析宽带OFDM信号在LEO卫星对地数传链路中所受到的多普勒影响。首先,对卫星数传链路进行数学建模,并且推导出该大动态场景下的OFDM信号模型;之后,量化分析由于多普勒效应所产生的符号间干扰和载波间干扰。根据理论分析结果,给出OFDM体制在LEO星地数传应用中的设计要求和设计局限。     

基于加速度信息的导航卫星轨控期间自主定轨方法

为了降低对地面测控站的依赖,提升导航卫星自身的自主运行能力具有重要意义。导航卫星在轨道控制期间,自主定轨误差将会产生重大偏差,为了能够快速恢复星历,提升导航系统的应用效率,针对导航卫星轨控期间的自主轨道确定技术进行了研究。首先,在传统的天文导航的基础上引入了加速度信息,然后根据加速度计测量以及估计误差判断,选择合适的时机在轨控期间对估计误差方差阵进行重置。仿真结果表明,基于加速度信息的自适应导航滤波算法,能够有效降低导航误差收敛时间,同时降低估计误差峰值。     

一种开发FMS通用仿真系统的方法

针对大多数FMS仿真系统功能单一、应用范围狭窄的问题，运用面向对象的方法设计并实现了一种可以仿真多种类型FMS的通用仿真系统。在此系统上可以任意配置车间内的资源，加工具有任意工艺流程的工件，灵活选取多种控制策略算法，并提供多种分析仿真结果．上述功能为研究车间配置方案的合理性和各种策略算法的有效性提供了良好的环境。本文介绍了仿真系统中设备类库的设计、各个设备对象协作完成Jobshop车间仿真的方法和实现通用性的组态技术．     

北斗卫星导航系统组网发射方案风险分析

卫星群的组网发射是北斗卫星导航系统建设中一至关重要的环节,它受到技术可靠性、发射场容量以及测控能力等方方面面的制约,因而存在着很大的不确定性因素.为确保导航系统建设进度、保障系统运行效益并减少不确定因素,在实际组网发射前需进行综合的风险分析.围绕一箭多星发射方式的选择,通过建立可靠性和风险分析框架来处理其所带来的风险,不同的发射方式具有不同的技术可靠性、资源消耗和所得收益,对一箭多星发射方式的比较,为权衡选择结果提供了定量的分析.进一步考虑发射方式的技术可靠性和其他约束的影响,对不同发射方案的表现,特别是对本文新提出的组网可靠性指标进行仿真分析,最后从多角度利用ER方法综合进行卫星组网发射方案整体性定量评估.