卫星测控资源调度CSP模型研究

对卫星测控调度问题的建模技术进行了研究,分析了问题的特点。首先对场景、需求和任务进行了形式化建模;然后针对测控调度问题中涉及的资源、时间、关系等主要约束类型进行了分析和模型描述,并按照不同类型的测控需求确定了测控调度的目标函数;最后在此基础上建立了问题的约束满足问题(constraint satisfied problem, CSP)模型,并针对模型进行了求解方法研究。     

基于HLA的测控资源调度仿真系统设计

基于HLA架构对航天测控资源调度系统设计进行了研究。从测控调度问题的基本特点和流程出发,对软件的总体结构,功能设计、各主要类的设计和相互关系、调度模型和调度算法的设计等关键技术进行了研究。在建立基于CSP的系统描述模型和启发式调度算法的基础上,设计开发了具备联邦成员特点,能够与未来航天总体仿真系统顺利集成能力的航天测控资源调度软件系统.通过仿真试验,验证了系统的可用性。     

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。     

引入微元法思想的混合测控资源联合调度方法

针对混合测控资源联合调度中存在的资源属性繁多、偏好差异大以及可能出现的调度弧段冲突等问题,借鉴单体制测控网调度研究中的任务需求描述方法,对混合测控任务需求的特点进行分析,给出其任务需求的规范化描述。以测控调度收益值最大为目标,建立混合资源联合调度模型;引入微元法思想,提出了可用弧段扩展复用方法,以此为基础提出了基于改进遗传算法的求解策略。仿真结果表明：所建模型和相应的解冲突算法能有效提高测控需求满足率和测控收益。     

基于约束满足的多卫星调度模型研究

卫星调度是空间资源管理的一项重要内容,其本身也是一类复杂的资源分配问题。约束满足技术是求解复杂资源分配问题(constraintsatisfactionproblem,CSP)的有效方法。在约束满足问题的理论基础上,首先分析了多卫星调度问题的约束条件(包括任务约束、关联约束和互斥约束);建立了多卫星调度问题的模型;最后,以地球资源观测卫星为对象,给出了示例。     

面向复杂关联测控需求的冲突规避调度算法

对卫星测控资源调度问题的现状进行了分析, 根据现有场景、需求和任务建立了目标约束满足模型。在系统阐述测控资源、可见弧段、任务需求的基础上, 考虑到测控任务需求间复杂的相互关联关系, 提出了一种基于任务冲突规避的测控资源调度算法。相比其他传统方法, 该算法考虑了全局任务对资源的需求和任务间复杂的关联性, 引入了可行解接受度函数, 避免了传统启发式算法过分贪婪的缺点。实验结果表明, 该算法应用于大规模测控任务资源调度时, 能有效提高任务调度的成功率。     

面向需求的航天测控资源调度算法

针对如何调度测控资源以满足航天器的长期管理阶段测控需求的问题进行了研究。分析了长期管理阶段需求的特点及对调度过程的影响,建立了测控任务模型,给出了测控需求满足程度的计算方法。在此基础上,设计了面向需求的航天测控资源调度算法,能够较好地保证卫星的测控需求得到满足。通过仿真算例验证了所提算法的有效性。     

地面测控资源调度效能评估指标体系

随着在轨航天器数量急剧增长,地面测控资源调度成为一个越来越复杂的系统工程问题。当前地面测控资源调度效能评估仍停留在人工统计数据、孤立指标评价的层次上,这些零散的指标比较片面且难以综合反映测控资源调度能力,缺乏科学合理的综合效能评估指标体系。基于地面测控资源调度实际情况,在研究确定测控资源调度评估指标要素的基础上,构建了分层、多维的测控资源调度效能评估指标体系,为后续资源调度效能评估提供了依据,促进了地面测控资源调度的不断优化。     

基于协同进化的航天测控资源优化调度

航天测控资源调度是一个具有很强工程背景的复杂问题,针对其特点,研究了一种基于协同进化的优化调度算法。在描述问题并给出调度模型的基础上,基于协同进化的思想,设计了和问题特征结合的遗传算法编码,对算法的算子和进化策略进行了描述,给出了算法的完整流程。通过算例表明,该算法整体上优于先到先服务（first coming first serving, FCFS）算法、任务综合优先度（task synthesis priority, TSP）算法和简单遗传算法（simple genetic algorithm, SGA）。     

一种适应资源变化的电磁探测卫星动态调度方法

针对卫星资源随机故障(恢复)情况,结合电磁探测卫星约束特点,建立了基于条件约束满足问题(CCSP)的多星动态调度模型,提出了基于记忆效应Squeaky-Wheel Optimization(SWO)的电磁探测卫星多星动态调度算法.根据仿真数据进行实验及分析,表明该方法能有效解决卫星资源动态变化的电磁探测卫星多星动态调度问题.     

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。     

航天测控调度模型及其上界求解算法

通过分析航天测控调度问题的测控需求,建立了航天测控调度0-1整数规划模型,运用拉格朗日松弛方法对模型中的任务约束和设备约束进行了松弛,运用次梯度优化算法求得了拉格朗日对偶问题的上界.最后,通过对两个场景的试验分析,证明了次梯度优化算法所得上界的有效性.     

基于IP-ACO算法的航天器测控资源调度技术

采用多目标蚁群优化算法对航天器测控资源调度问题进行研究。在分析中低轨道航天器测控特点的基础上,综合考虑包括测控时间窗口约束和设备切换时间约束在内的多类复杂约束条件,建立多目标航天器测控资源调度模型。在Pareto蚁群优化算法的基础上,引入蚁群社会中的分工协作思想并构建测控任务时间约束有向图,设计基于任务选择期望的状态转移规则和基于自适应网格技术的权重更新策略,从而提高算法求解性能。仿真实验结果表明该方法能有效解决多目标航天器测控资源调度问题。     

成像卫星协同任务规划模型与算法

作为一类重要的对地观测卫星,成像卫星多星组网协同工作可提高处理复杂任务的能力,其中的任务规划属于多时间窗口、多优化目标和多约束条件的组合优化问题。针对任务协同规划技术,主要完成两项工作：第一,建立协同规划模型,引入了元任务间的3类协同作用关系,并进一步考虑了风险控制的要素;第二,在阐述引入启发式信息的遗传禁忌选择的求解算法基础上,提出算法协同进化模型求解技术。最后,利用卫星工具箱（satellite tool kit, STK）提供仿真数据,评价几种典型的求解算法,并验证了本文算法在收敛速度和鲁棒性上的有效性。     

基于Agent的航天测控资源调度问题建模分析

为了研究航天测控资源调度与优化问题,需要建立问题的标准化描述模型.通过对航天测控工程需求的分析,明确了与航天测控资源调度有关的各仿真对象定义及测控调度过程,并指出了需要考虑的规刖和约束.采用基于Agent技术的对象属性、交互、规则、状态的描述方法,建立了可扩展的航天测控资源调度问题中各时象描述模型和资源分配过程模型.通过一个实例验证了该建模分析方法的可行性.     

求解项目调度中资源水平问题的近似算法

针对RLP与RCPSP的相似之处和自身特点，以求解PCRSP的遗传算法为基础，设计了一种求解RLP的基于分支定界策略的近似算法，搜索树的每一节点对应一个RCPSP，通过求解各节点RCPSP来求得RLP的最优调度计划，算法从具有基本资源需求水平的根节点开始，采用宽度优化顺序逐渐提高各种资源的可用量，既有利于资源的均衡利用，又可以通过定界策略有效地控制搜索树的节点数量，结合实例问题说明了基于分支定界策略的近似算法的求解过程，最后通过实例问题对该算法与遗传算法进行求解效果和时间效率的对经，分析了对比结果。     

基于改进合同网协议的分布式卫星资源调度

随着卫星和任务的增加以及卫星智能化的提升, 传统的集中式任务规划已无法满足规划需求。本文研究分布式卫星任务规划问题, 首先, 针对分布式任务规划中全局和局部目标的不一致性建立双层规划数学模型, 最大化观测收益、最小化任务观测完成时间、最优化负载均衡。其次, 提出可解约循环合同网, 设计包含全任务投标策略和二次中标策略的并发机制以减少协商次数, 建立多属性评标机制完善评标过程。设计基于自适应退火的可解约循环合同网算法求解分布式卫星任务规划问题。最后, 通过数值实验结果证明所提算法求解问题的有效性和合理性。     

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.