Gurman摄动变换在非凸全局优化中的应用

讨论球约束下的一类非凸函数的全局优化问题.把全局优化问题转化为奇异最优控制问题,通过Gurman摄动变换引入canonical全局优化方法,得到判别全局优化问题的最优解的等价性条件和必要条件,并证明球约束下非凸二次函数的全局优化问题的最优解的一个充要条件.     

LP鞍点共轭梯度法的研究与实现

在线性规划问题中,为了提高算法的求解速度,快速得到最优解。对鞍点算法,共轭梯度法进行了深入研究与分析。针对鞍点算法在逼近鞍点时收敛速度变慢的缺陷,将计算比较简单且有限步迭代即可收敛的共轭梯度法成功的应用于鞍点算法中形成了一种新的算法—鞍点共轭梯度算法。以c 为开发工具,在计算机上实现了该算法,并编成一个解题系统能够快速求解线性规划问题。实验结果表明相对于鞍点算法,用鞍点共轭梯度算法计算,解题时间效率明显提高。     

基于微分进化算法的多目标交会策略

采用微分进化算法研究了考虑J2摄动影响的多目标远程最优交会问题。首先,采用虚拟目标点摄动修正策略,提出了考虑J2摄动影响的远程交会轨迹求解方法。然后,建立了多目标远程最优交会的性能指标函数,采用微分进化算法,对燃料最优与任务时间最优的多目标远程交会进行了寻优计算,得到了相应的优化结果和多目标最优交会策略。研究工作可用于多目标在轨服务和拦截任务的远程交会策略制定和和轨道设计。     

认知星-地融合无线网络中的波束形成算法研究

研究了认知星-地融合无线网络中的波束形成算法,存在地面窃听用户的卫星无线网络为主网络,地面蜂窝网络为次级网络,二者一起构成频谱共享的认知星-地融合无线网络。在认知星-地融合无线网络中,假设所有节点的信道状态信息完全已知。首先,以系统发射功率最小化为目标函数,卫星主用户的可达安全速率和次级用户的通信速率满足要求为约束条件建立优化问题。其次,利用迫零波束形成算法、门限值替代算法和黄金分割算法分别将原始非凸的优化问题转化为满足凸形式的优化问题,并通过半正定规划方法求解出优化问题的最优解。最后,计算机仿真结果验证了黄金分割算法具有更高的有效性及优越性。     

基于贪婪算法的多星多站数据接收规划

卫星围绕地球运行,若在一个时间段内,多颗卫星经过多个地面站形成数据接收冲突时,如何安排卫星下传数据和地面站接收数据的时间,这就是多星多站数据接收规划问题。本文首先将该问题归结为针对矩阵的一种变换,然后以数据传输总时长最大为目标建立了模型,接着给出了最优解的性质并做了证明,最后用贪婪算法进行了求解和分析。利用STK仿真多星过站情况,计算结果表明贪婪算法求解结果达到理论最优值上限的90%以上,故该模型和算法效果良好。     

基于改进粒子群算法的约束广义预测控制算法

摘 要：提出了一种基于PSO-Powell算法的广义预测控制算法,利用PSO与Powell进行二次搜索来求取广义预测控制的最优控制率。将PSO-Powell算法引入到广义预测控制的滚动优化过程中,约束条件函数和适应度函数一起判断最优解的优劣。该算法可以有效地处理约束并找到全局最优解。最后通过仿真验证该方法的有效性。     

基于零控脱靶量的卫星末端追逃控制方法

针对拦截卫星和目标航天器都可以采用幅值受限连续推力进行轨道机动时的卫星末端拦截控制问题,由于对抗双方都会采用对自己有利的控制策略来实现追击和逃逸,因此将该问题可以看作追踪逃逸问题.由于两卫星距离较近,因此将非线性拦截逃逸相对动力学简化为CW方程.根据拦截任务终止要求引入零控脱靶矢量将动力学方程降阶,采用拦截脱靶量和燃料消耗作为二次最优目标函数,推导了卫星轨道次优控制策略.仿真表明该控制方法可以在目标卫星具有机动逃逸能力时仍能成功将其拦截.      

粒子群优化算法求解非线性问题的应用研究

引入粒子群优化算法求解非线性方程组,利用粒子群优化算法所具有的群体智能和记忆功能,较快地求解复杂非线性方程组的最优解,克服了牛顿-拉普辛方法求解该类问题时对初值的敏感性以及需要函数求导的困难,同时无需关心方程组的具体形式.将该算法应用于几何约束问题的求解,取得了良好效果.     

受扰动双线性离散系统的多目标最优控制

研究了双线性离散系统的多目标最优控制问题,给出了一种基于受扰动系统的两级最优控制算法.两级算法的下级用动态规划求解具有双线性二次型结构的辅助La-grangian 问题,上级通过迭代调整辅助Lagrangian问题中的参数向量,不断重复这个过程,直至从非劣解集中挑出最优解.最后,仿真实例证明了该算法的有效性.     

智能悬臂梁的降阶H2控制

利用频域辨识方法得到智能悬臂梁的传递函数模型,在此基础上研究了柔性梁的降阶H2控制问题．首先利用系统增广技术将降阶H2控制问题转化为静态输出反馈问题;然后利用CCL（cone complementarity linearization）算法求解该静态输出反馈问题,给出了降阶控制器设计的结果,并与全阶控制器进行了性能比较．由于CCL算法是一种依赖于初值的迭代求解算法,无法保证得到全局最优解,迭代初值的选取就显得尤为重要,为此对初值选取进行了讨论;最后,对设计的控制器在柔性梁物理实验系统上进行了验证,实验结果表明了设计的有效性．     

低轨道卫星功率带宽资源联合分配方法

由于低轨道卫星星上功率和带宽资源有限,设计有效的资源分配方法具有重要的意义.基于此提出了一种低轨道星间功率带宽资源联合分配方法,提高了星间资源分配的公平性和网络业务承载能力.该方法应用地面站数目和星地链路存在时间刻画星间链路容量的比例,将星间资源分配问题归纳为非线性混合整数规划问题.通过引入动态可行域,定义二元变量更新操作来改进燕子群算法,用于优化模型求解.仿真得出卫星瞬时吞吐容量和瞬时网络容量变化具有周期性,并伴有随机波动,所提方法牺牲了网络容量,获取了星间资源分配的公平性.     

北斗卫星定向中参考星的选取研究

卫星定向模型中,参考星的选择直接影响定向解算精度。常用的最大高度角选星法无法使RDOP值达到最优,而通过遍历所有卫星对RDOP值进行排序的方式虽可得到最优RDOP值但计算复杂。针对上述问题,提出了一种基于离散度的参考星选取方法,该方法通过离散度计算选择处于重心位置的卫星作为参考星,能在保证选择最优的情况下兼顾较高的计算效率。通过实验对上述三种方法进行了对比,结果表明,基于离散度的参考星选取方法的RDOP选择最优性远高于最大高度角法,与遍历方式所得的RDOP值一致性可高达82.5%,RDOP值相差在0.2以内的占总体95.6%,且与其解算结果有很高的相关性,但计算复杂度大大降低。     

基于多目标协同优化算法的卫星结构优化设计

针对卫星系统中多目标、多约束、耗时的结构优化问题,建立了卫星结构的多目标协同优化模型.将协同优化方法与全局多目标优化算法相结合,并针对协同优化方法的缺陷采取一些改进措施,提出了协同优化方法与全局多目标优化算法(CO-PE)组合优化方法.以某卫星结构多目标优化问题为例,在iSIGHT优化软件中对卫星结构进行多目标协同优化设计,通过CO-PE组合优化方法获取Pareto最优解集.优化结果表明,多目标协同优化模型能够简化优化问题的复杂度,基于近似模型的CO-PE组合优化方法具有较好的准确性和高效性,对实际工程中类似的复杂结构优化问题具有一定的参考价值.     

低轨卫星互联网多属性切换控制方法

针对低轨(low earth orbit, LEO)卫星通信系统中星间单属性切换容易造成当前属性最优而其他属性较差的问题，提出一种LEO卫星星间多属性切换路径筛选算法。该算法根据终端的运动情况以及卫星星历信息预测未来一段时间内可供终端切换的所有服务卫星。同时考虑服务时长、仰角以及空闲信道3个属性对星间切换的影响，找到一条在3种属性上都较优的切换路径。仿真结果表明，所提算法不仅可以降低切换失败率，还可以降低星上的平均负载以及新呼叫的阻塞率。     

基于深度强化学习的卫星动态功率控制技术

随着用户数量和数据业务的显著增长,卫星通信系统需要更高的吞吐量和更大的容量.在有限的无线资源条件下,高通量卫星如何通过智能化技术手段灵活高效地动态分配无线资源,成为当前卫星通信领域亟待解决的难题.在灵活载荷的框架下,传统的启发式方法存在计算复杂度高的问题,难以满足未来高实时的卫星通信业务需求.为解决以上难题满足未来灵活...     

北斗高精度相对定位选星方法研究

针对北斗系统中高轨卫星会带来较全球定位系统（global positioning system ,GPS）更为严重的法方程病态性这一问题,分析了双差载波相位观测方程系数矩阵对整周模糊度浮点解解算的影响,结合北斗系统三轨道星座混合的特点,研究了区域北斗高精度相对定位选星方法,以仰角最高的地球同步轨道（geostationary earth orbit, GEO）卫星作为参考星,优先选取仰角高于10°的中地球轨道（medium earth orbit,MEO）卫星,然后按照均匀分布的原则选取倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous satellite orbit,IGSO）卫星。通过对实测数据进行试验和分析,证明了该方法的正确性和合理性,在进行区域北斗高精度相对定位时,能在一定程度上改善法方程的病态性,使模糊度浮点解较快收敛至真值附近,有利于模糊度的快速正确固定。     

卫星定位误差的最优星座选择剖析

在分析定位误差的基础上,研究了星座最佳几何配置,以及几何位置相对较好、星的个数较少的4颗卫星的定位问题,并给出了星座的最佳几何分布与定位误差的关系仿真.结果表明,在卫星星座中,星的高度与分布的均匀性是决定星座几何精度的衰减因子,顶座星、底座星的仰角与方位角之差则是几何精度衰减因子的影响因素.通过计算和实验发现,在GPS系统的定位过程中,有一组最优的、由4颗卫星组成的几何配置星座,此时对应的几何精度衰减因子最小,为1.581 2.     

Variation of satellite transponder delay

For precise orbit determination of geosynchronous earth orbit(GEO)satellites using transfer ranging observations,it is generally assumed that the variation of the satellite transponder delay is very small and that it can be solved as a constant parameter together with satellite orbit parameters.However,this assumption is too general and it reduces the accuracy of orbit determination for GEO satellites.To study and analyse the impact of the satellite transponder delay on GEO satellites orbit determination,two schemes were proposed.First,the satellite transponder delay was eliminated by forming single-difference observations between two ground stations;second,the satellite transponder delay was described as a constant parameter.The preliminary results demonstrate a difference of about1–2 m between the two schemes when used for precise orbit determination of GEO satellites.By fixing the GEO satellite orbit and other relevant parameters estimated by single-difference model,we inversed the instantaneous transponder delay from non-difference observation.It was found that the satellite transponder delay has a distinct diurnal variation,with an amplitude of 3–4 m.The findings of this paper are helpful in establishing an accurate model of satellite transponder delay and in improving the accuracy of GEO satellites orbit determinations and predictions.     

基于蚁群算法的灵巧卫星调度

灵巧卫星的出现将极大程度增加卫星对给定地面目标实施观测的可选方式和灵活度,使得灵巧卫星调度问题的高度组合特征更加突出,大大增加了卫星调度问题的复杂性和解搜索的寻优难度。分析了灵巧卫星调度问题的约束条件,建立了灵巧卫星调度的约束满足模型。提出了求解灵巧卫星调度方法的蚁群算法,对算法的状态转移规则、信息素更新规则以及安排观测窗口的规则做了详细描述;并提出了任务路径处理流程,以此产生调度方案,评价路径优劣,反馈给蚂蚁路径搜索阶段。通过实例计算,展现了灵巧卫星强大的观测能力以及方法的有效性。