基于数据续传的微波/激光混合链路中继星资源调度

针对成像、遥感等卫星采集的大容量数据难以及 时回传的问题,提出了一种基于数据续传和微波/ 激光混合链路的数据中继资源调度算法。分析了混合链路中继卫星系统任务数据续传特点, 以完成优先级 加权任务量最大、续传次数最少为调度原则,建立了混合链路任务续传约束规划模型。以任 务的调度顺序 为优化对象,采用任务整传优先和续传次数最少为调度原则确定任务的天线资源和时隙分配 ,提出一种基 于自适应小窗口蚁群(ASAC,adaptive small-window ant colony)算法的任务续传资源调 度优化算法。仿真实验表明,所建调度模型可实现多颗中继星资 源的有效分配,提出的ASAC算法具有较快的收敛速度和较强的全局优化能 力,算法可最大满足用户星数据及时回传的需求。     

分布式卫星系统数传调度研究

近年来随着我国在轨遥感卫星数量的不断增加,对当前中继星系统的数传能力提出了更高的要求。在卫星平台载荷能力受限的情况下,分布式卫星系统成为大幅提升中继星系统性能的可行方案。针对分布式卫星系统的数传任务调度问题,综合考虑系统与中低轨航天器用户之间的可见时间窗口、卫星剩余资源及数传任务属性等约束条件,提出了基于粒子群优化(PSO)的多星多任务数传调度方法。根据实际中继系统任务量级对经典PSO算法进行了改进,并通过计算机仿真验证了改进算法的有效性。     

基于业务类型的微波与激光混合链路中继卫星接入控制

针对用户星数据中继接入请求超额定购问题,分析了用户星业务种类,研究了中继卫星接入控制所受多类约束的特点,建立了约束满足模型;以接入业务总优先级权值最高为原则,根据业务的类型、时间有效性和业务优先级设置链路接入灵活度和业务冲突集,以业务的接入顺序和选择接入的中继星链路为优化对象,提出了一种基于业务类型和自适应小窗口蚁群算法双层优化的中继卫星混合链路接入控制算法。仿真实验表明,所建模型可实现多类型业务与多种类天线的接入控制,提出的双层优化算法较单层寻优效果更佳,且具有较快的收敛速度和较强的全局优化能力,因而所提算法可有效解决多约束条件下多业务类型、多种类天线和多中继星的接入控制问题。     

基于遗传蚁群融合算法的混合链路中继卫星资源调度研究

针对遗传算法容易陷入局部最优和蚁群算法初始信息素匮乏的缺点, 提出将遗传和蚁群融合算法应用于中继卫星系统的资源调度问题。通过改进蚁群算法信息素的定义, 利用基于时间窗口序号编码思想, 给出中继卫星资源调度约束条件与目标函数并建立数学模型。仿真分析了融合算法、标准遗传算法和改进蚁群算法的优化特性, 结果表明融合算法是解决中继卫星调度问题的有效方法。     

基于人工蜂群算法的中继卫星任务调度研究

研究中继卫星任务调度问题可以为跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)的任务计划编排提供科学合理的决策方法,任务调度模型的建立与调度算法的设计是中继卫星任务调度的两个关键问题。该文针对中继卫星任务调度问题特点,综合考虑中继卫星与用户航天器之间具有可见时间窗、用户提交的任务属性、中继卫星前向资源受限等约束条件,建立了中继卫星任务调度约束规划模型并提出基于人工蜂群(ABC)算法的中继卫星任务调度算法。最后,通过仿真数据分析,表明基于人工蜂群算法的中继卫星任务调度算法是一种有效的、合理的调度方法。     

基于改进小生境遗传算法的微波/光混合链路中继卫星资源调度方法

针对微波/光混合链路中继卫星系统多资源约束下的多目标综合调度问题,分析了微波与激光混合链路的主要特点和影响因素,建立了混合链路资源调度多目标约束规划模型;将小生境技术引入遗传算法,并设计了基于精英保留的选择机制和自适应的交叉、变异算子,提出了一种改进的小生境遗传算法对模型进行求解。所提算法可有效避免遗传算法局部优化能力差及容易陷入局部最优等缺陷,同时能够防止最优解的丢失,解决了混合链路多资源约束下的多目标综合调度问题。仿真结果表明,相对与传统的遗传算法,本文算法在保持种群多样性和求解全局最优解方面具有优势,有效解决微波/激光混合链路中继卫星系统的多目标综合调度问题。     

基于改进小生境遗传算法的微波/光混合链路中继卫星资源调度方法

针对微波/光混合链路中继卫星系统多资源约束 下的多目标综合调度问题,分析了微波与激光混 合链路的主要特点和影响因素,建立了混合链路资源调度多目标约束规划模型;将小生境技 术引入遗传 算法,并设计了基于精英保留的选择机制和自适应的交叉、变异算子,提出了一种改进的小 生境遗传算 法对模型进行求解。所提算法可有效避免遗传算法局部优化能力差及容易陷入局部最优等缺 陷,同时能够 防止最优解的丢失,解决了混合链路多资源约束下的多目标综合调度问题。仿真结果表明 ,相对与传统 的遗传算法,本文算法在保持种群多样性和求解全局最优解方面具有优势,有效解决微波/ 激光混合链路中继卫星系统的多目标综合调度问题。     

同步卫星转发器二维时频资源蚁群调度算法

针对地球同步卫星转发器多任务时频资源调度问题,考虑任务执行时间和占用带宽需求,建立了以卫星系统总收益为目标的多约束规划模型,提出了基于任务频率时间窗口更新的蚁群调度算法.该算法综合考虑了任务优先级和时间灵活度,以增强蚁群在状态转移规则下的搜索能力;同时设计了虚拟任务、伪随机状态转移规则和信息素参数,保证算法向最优解逐步收敛.实例仿真表明,该算法相对于传统蚁群算法、遗传算法和启发式算法,在算法结果、寻优能力和稳定性方面具有显著优势.     

基于TDRSS阵列天线的目标跟踪算法

采用基于跟踪与数据中继卫星系统构建的天地一体化遥测、跟踪与指挥系统,不仅能有效地提高遥测、跟踪与指挥的覆盖率、定轨精度、飞行器全程测量和对多目标的同时遥测、跟踪与指挥能力,而且能够完成各类对地观测卫星的高速实时数据回传的任务。与常规的测控系统不同的是,中继星的遥测、跟踪与指挥是在地球这一复杂的背景环境下进行的,因而会受到各种各样的干扰。采用阵列天线对目标进行自适应跟踪可以实现空域滤波,使信号得到加强,干扰得到抑制。采用Matlab软件仿真了中继星对目标星的跟踪过程,并对两种经典的自适应跟踪算法（LMS,DMI）进行了研究。通过分析信号干扰比的变化,比较两种算法的跟踪性能。     

基于模拟退火的卫星地面站任务规划方法

卫星地面站系统任务规划问题是一个基于约束的组合优化问题,是优化卫星任务规划的前提,是影响卫星任务规划结果的重要环节。鉴于此,问题中考虑了可视时间窗口、任务权重以及地面站天线转换时间的约束,以最大化完成任务的优先级之和为目标,建立了调度模型。提出了一种有效求解该问题的结合自适应搜索的模拟退火算法,给出了示例,并对算法进行了仿真验证。     

一种测控数传一体化站网资源调度算法

站网资源调度主要解决如何合理有效地为卫星任务需求分配地面站资源及资源使用时间的问题。首先,根据测控数传一体化站网资源使用需求,分析了站网资源调度的工作模式和约束条件,为站网资源调度问题建立了约束满足模型;然后,针对该模型设计了一种卫星过境弧段序列驱动的启发式站网资源调度算法,并为启发式算法与遗传算法组合使用而设计了相应的邻域交换方法;最后,根据实际的应用需求,通过仿真对比验证了算法的有效性。仿真结果显示,在典型调度场景下,所提的组合式算法调度成功率较启发式算法平均提高了22.3%。     

中继雨衰对载人航天的影响及解决措施

针对中国载人航天任务中遇到的中继卫星雨衰问题,对当前“天链”系列3颗中继卫星Ka频段数传信道的雨衰性能进行定量分析,讨论了中继雨衰对载人航天任务可能造成的影响。依据分析结果,考虑环境条件、客观因素限制和载人航天任务的特点,提出了应对中继雨衰的飞控实施方案和减少雨衰影响的方法,可为后续载人航天任务提供参考。     

基于STK/Schedule实现中继卫星业务调度

中继卫星调度问题是中继卫星系统应用中的关键问题之一。STK/Schedule模块不仅提供了优秀的时序和任务规划算法,还对外提供了应用程序接口。通过分析中继卫星系统资源、可见性以及任务约束特点,提出了利用STK/X组件调用STK/Schedule的可视化计算以及调度算法进行二次开发的方法。在简化应用程序开发难度的同时,解决了多用户多任务需求的情况下的中继卫星业务调度问题。     

Scheduling algorithm for the multiple rovers' access to single orbiter on the Mars relay communication links

The Mars relay communication services have played an important role on the scientific data transmission for several Mars surface exploration missions. However, such technologies based on CCSDS Proximity‐1 protocols only support one single user's access to orbiter at one relay communication session. In future deep space missions, there would be more rovers and facilities on the Mars surface, which requires a multiple access method with high efficiency and low resource occupation. In this article, we propose a distributed serial scheduling structure as "multiple leaky buckets + token bucket" and a scheduling algorithm as "queue equilibrium based proportional fair," in order to improve the multiple access performance on the comprehensive merits of fair access, data transfer throughput, and queue equilibrium. The mathematical model is constructed to validate our new scheduling structure and algorithm, and the multiple attribute decision‐making (MADM) method is used to compare our algorithm with the other three most frequently used algorithms as maximum rate, time polling, and proportional fair. Simulation results show that our scheduling structure and the new scheduling algorithm could find balance with fairness, throughput and queue equilibrium, which gets the best performance in all the four scheduling algorithms in the Mars relay communications case.     

一种两阶段的敏捷卫星任务并行调度技术

敏捷卫星灵巧的姿态机动能力令其观测能力和使用效率得到大幅提升,也使得卫星任务调度变得更加复杂和困难.首先,通过分析敏捷卫星的工作模式、任务调度特点和使用约束,构建了基于任务重要性、任务满足度和任务成像质量等目标的敏捷卫星任务调度优化模型;然后,通过对敏捷卫星多种成像模式进行统一编码,设计了一种新的差分变异策略——基于排名的变异算子,提出了基于主从式的改进并行差分进化算法;最后,和基于时间轴的成像质量贪心算法相结合,给出一种新的两阶段敏捷卫星观测任务调度方法,并通过仿真对比验证了方法的有效性.     

基于遍历容量的低轨卫星协作通信中继选择算法

在低轨卫星通信系统下行链路中引入协作技术,可获得协作分集增益,从而减小信道衰落的影响。目前在目标通信区域内多星的覆盖率非常高,合适的中继卫星选择策略对于提升卫星通信网络的整体性能至关重要。针对这一问题,本文提出一种基于遍历容量的中继选择算法。该算法借助卫星轨道信息以及统计信道信息,综合考虑卫星本身载荷受限和高动态的特点,通过公平性因子进行遍历容量和能耗之间的折中,选择具有最佳权重遍历容量的节点作为协作卫星。并在此过程中,得到了卫星间协作链路信噪比概率密度闭式表达式,该表达式用来求解协作链路遍历容量。仿真分析表明,该方法可以动态的调整协作卫星的优先级,在误比特率性能和公平性之间可以达到很好的平衡,并且可以在低EIRP情况下提高卫星的服务时间。