STK/Scheduler在卫星数传调度中的应用研究

卫星数传调度问题是一类复杂的组合优化问题,即如何为卫星数传任务分配地面资源的问题,它是当前航天领域需要重点研究的问题之一.STK/Scheduler模块是STK工具包中的调度模块,对外提供了二次开发功能.针对卫星数传调度问题,研究了STK/Scheduler模块在该问题中的应用.首先在分析问题的基础上建立了卫星数传任务模型和调度模型,然后对基于STK/Scheduler的卫星数传调度系统进行了设计.最后利用AFIT基准数据进行了验证,结果表明在卫星数传任务规模不太大的情况下,TK/Scheduler为卫星数传调度问题的求解提供了一条捷径.     

基于改进遗传算法的天文卫星任务规划研究

空间天文卫星任务规划是一个复杂的多目标优化问题,是为了确定空间天文卫星需要执行的观测活动,有效研究确定在轨方案.通过抽象空间天文卫星任务规划问题相关要素,建立了空间天文卫星的任务规划数学模型,并在原有多目标遗传算法的基础上,设计了基于观测窗口序列的多目标遗传算法,改进了遗传算法的编码能力,能够得到每个观测任务的观测窗口序列,提高了规划结果的灵活性和适用性.从规划仿真结果看,使用改进后的多目标遗传算法能够满足空间天文卫星任务规划的具体需求,是有效的方法.     

STK在空间作战系统仿真中的应用

卫星工具包(STK)是广泛应用于航天工程全过程的先进卫星系统分析软件.文中首先提出空间作战系统的概念,在建立空间作战系统模型的基础上,利用STK软件的通信连接功能和三维演示功能,对作战系统的轨道设计、任务规划、作战控制等方面的仿真演示进行了设计和实现.在仿真过程中采用了基于多个端El的分布式仿真,通过仿真结果,验证了空间作战系统任务规划后拦截方案的可行性,并为以后武器系统的相关仿真实验提供了更多的借鉴与参考.     

WPF/STK集成的卫星轨道引导文件自动生成方法

针对获得轨道引导文件的传统方法比较繁琐和复杂的问题,详细介绍了采用WPF（Windows呈现基础）与STK（卫星工具箱）软件集成的方法;利用Visual Studio（可视化工作室）搭建仿真环境,以自动产生某卫星轨道引导文件的程序为例,具体介绍了集成开发的步骤流程及遇到的问题和解决方法;结果表明,利用WPF和STK进行系统集成,不仅能够获取符合任务要求轨道引导文件,而且大大减小了WPF的编程工作量,同时通过个性化主界面设计,以可视化的形式对主程序集成,只需输入参数,便可快速获取相应的引导文件,避免了获取引导文件时需反复对STK参数进行修改;在测控任务开始前获取轨道引导文件的操作中,WPF/STK联合仿真相较于仅使用STK软件进行处理而言,要更加简洁高效。     

成像卫星任务规划可视化仿真系统实现技术

对成像卫星任务规划的方案进行可视化仿真分析,是确保成像卫星任务规划的可靠性和高效益的有效途径。本文在分析成像卫星任务规划的可视化仿真特性、建模特性、数据处理技术等的基础上,设计了一种适合于成像卫星任务规划的可视化仿真系统。该系统基于GIS设计了任务规划二维规划视图,在STK基础上构建了任务规划三维视景仿真分析环境。同时,建立了资源库,对仿真的场景、模型资源进行有效管理。该系统已成功应用于某卫星任务规划系统,提高了成像卫星任务规划的效率。     

一种卫星运行轨道仿真技术的实现

卫星工具软件(STK)是广泛用于航天工程的先进卫星系统分析软件,具备很强的仿真能力,但由于在实际应用中经常遇到STK操作较为复杂的情况,导致上手困难,对特定的任务针对性不强,本文通过STK的STK/X接口模块,以VC6.0为开发平台,集成了STK与VC程序,编写了卫星场景的仿真程序,简化了操作流程,该程序具有一定工程实用参考价值。总体而言,两者的集成有效地利用了STK准确的仿真能力与VC++高效的数据分析能力,提高了仿真分析系统开发的灵活性。     

航天发射可视化仿真接口模块设计

可视化仿真在航天发射弹道设计和分析中起着重要作用.卫星工具包软件STK,是航天领域通用的仿真软件,可以用来实现航天发射数据的可视化.航天任务的方案选择阶段,需要计算多条弹道,在STK界面内进行一系列设置来实现每条弹道的可视化,是非常繁琐的.因此,有必要将可视化的工作模块化.针对航天发射任务的弹道仿真,利用VC 和STK/CONNECT模块,开发了可视化接口模块,该模块能够与弹道数据模块和资源库模块进行交互,获取相关数据,对数据进行转换和处理后,连接STK建立可视化场景.系统设计人员只需在接口模块界面内进行简单操作,便可实现可视化.     

近地卫星电源系统能量的仿真分析

该文针对近地轨道卫星,以HXMT天文卫星为研究对象,对其电源系统进行仿真分析。利用轨道设计分析软件STK卫星工具包获取轨道数据以及卫星参数,并基于Simulink技术,着重考虑天文卫星运行过程中姿态变化、不同负载的运行等对电源系统的影响,对卫星的具体能量变化进行计算并建模。最终形成了一个电源系统能量平衡的仿真系统,对电源系统的能量变化给出实时的仿真,并给出了相应的仿真结果。可以判断系统达到平衡的状态,给出蓄电池容量变化,以及充放电等情况的曲线,显示直观效果。     

STK中可视化实体模型的设计与运动控制

卫星工具包(SatelliteToolKit,STK)被广泛应用于针对航天任务的可视化仿真系统中。为了满足具体的仿真任务对于可视化场景的要求,需要建立基于特定的用户需求的模型。STK软件中包含了大量具有复杂几何外观的实体,这些实体除造型之外,还具有许多与仿真过程密切联系的属性。在介绍STK中模型文件组成内容的基础上,讨论了STK中实体模型设计、构造的一般方法、模型运动控制的有关问题,并简要说明了模型转换软件LwConvert的使用。     

伪距误差对于GPS接收机定位解算的影响分析

在研究GPS接收机定位解算原理的基础上,使用HLA/RTI和STK技术对GPS接收机定位解算进行了仿真实现,通过控制产生伪距差进行定位解算,对解算结果进行了统计分析与回归分析,得出了定位解算误差与伪距误差显著线性关系的结论.     

航天器任务调度模型、算法与通用求解技术综述

针对航天器任务调度大规模、复杂化的新常态和灵活组网、快速响应的新要求, 综述了航天器任务调度模型、算法与通用求解技术的发展现状. 首先, 基于遥感卫星、中继通信卫星、导航卫星和航天测控等航天器任务, 从任务排序模型和时间窗口分配模型两个角度出发, 揭示了不同航天器任务调度模型的决策形式和共性特征, 阐明提升模型兼容性、适用性的必要性. 其次, 基于启发式算法、精确求解算法和元启发式算法, 探讨了航天器任务调度算法的适用模型与编码特色, 指明“算法?模型”解耦、算法深度融合的重要性. 在此基础上, 介绍了CPLEX、STK/Scheduler、Europa2和“高景一号”任务调度分系统等航天器任务调度通用求解技术的模型、算法与主要功能, 说明我国自主研发通用求解技术的必要性和新的应用思路. 最后, 指出了开发航天器任务调度统一化建模语言、打造算法库与测试集等未来航天器任务调度研究的新方向.     

基于PDDL的对地观测卫星任务规划建模研究

传统的数学模型方法是解决复杂卫星任务规划问题的一种途径,但其抽象性给建模人员带来很大难度。PDDL(Planning Domain Definition Language)可以针对卫星任务规划问题建立清晰有效的模型,并能把模型的知识转化成计算机易于接受的形式。用PDDL描述对地观测卫星的任务规划问题,分析了卫星执行任务时涉及的约束、相关活动和所需的资源,建立任务规划模型的域文件(domain file)和问题(problem file)文件,并针对所建模型提出求解模型的算法流程,最后通过一个算例验证模型和算法是有效地。     

面向多星任务规划问题的改进遗传算法

卫星数量的快速增加为管控卫星的工作增加了很大的难度,如何有效地进行任务规划,有效管理卫星资源,成为了卫星领域的一个重要问题.针对此问题,本文构建了多星任务规划的数学模型,将最大化任务收益作为优化目标.本文分析了问题的难点并提出了一种包含两种优化策略的改进遗传算法,包括全局优化和局部优化两部分.全局优化和局部优化根据种群改进情况进行自适应切换.通过两种优化方法的结合可以提升任务规划的效果.本文还提出了一种任务规划算法,用于为改进遗传算法得到的任务序列选择合适的任务执行时间.仿真实验证明本文提出的改进遗传算法可以很好地解决多星任务规划问题,与对比算法相比可以得到更优的规划结果.改进遗传算法有很好的工程应用前景.     

微小卫星集群协同观测构形调整规划

以微小卫星集群实现小行星探测为背景,研究局部信息交互的空间目标观测任务构形调整.针对难以直接求取集群构形调整的全局最优解问题,利用通信协调图,将全局协调决策分解成多个局部求解问题,并引入强化学习机制实现求解.针对集群全局协调决策问题,通过设计基于Max-plus算法的全局协调决策算法来实现全局协作;针对单星局部优化问题,设计基于神经网络的局部Q学习算法来实现单星动作调整规划.仿真结果表明,本文所提的协作规划算法能自主有效地将集群调整至期望构形,实现协同观测任务.     

基于STK的卫星系统设计优化研究

随着小卫星技术的发展，卫星系统的结构和功能也越来越复杂。为了降低卫星系统的造价，提高卫星系统的性能，需要对卫星系统进行设计优化。该文针对目前通用设计软件的不足，提出在STK和ModelCenter的基础上。开发卫星系统设计优化平台，详细阐述了基于STK仿真环境的卫星系统设计优化过程。为实现卫星系统的设计优化，应在任务分析的基础上定义STK场景，确定卫星系统的性能评价指标和设计变量，对设计变量进行敏感性分析，选择关键的设计变最，确定优化目标函数和约束条件并进行优化求解。最后给出了一个卫星系统设计优化的应用实例。     

面向深空探测任务的实数遗传编码多星任务规划算法

针对面向深空探测任务的多星任务规划问题,综合考虑卫星对目标时间窗口、卫星姿态机动以及工作能耗等约束条件,建立了面向深空探测任务的多星任务规划问题模型,针对常规01编码在进行大规模卫星任务规划时,存在的编码长度过长等问题,提出了一种基于实数编码方式的遗传算法,以求解面向深空探测的多星任务规划问题.该算法采用了一种以目标为染色体的实数编码方式,相比传统的以时间窗口为染色体的01编码方式,缩短了染色体长度,可有效提高算法的求解效率.通过仿真算例分析,验证了基于实数编码的遗传算法对求解多星任务规划问题的正确性、合理性和有效性,并将其与基于传统01编码方式的遗传算法进行对比分析,其结果表明基于实数编码方式的遗传算法在寻优能力和计算速度上具有明显优势,这为求解面向深空探测任务的多星任务规划问题提供了一种新的思路和方法.     

关于在VRML技术中应用STK模型的研究

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。VRML(Virtual Reality Modeling Language)为虚拟世界的建立提供了规范，VRML在电子商务、教育、工程技术、建筑、娱乐、艺术等领域的广泛应用。将会成为构建虚拟现实应用系统的基础。由于VRML与网络紧密联系，可以利用VRML技术将航天任务模拟从单机转移到冈上，这样网络用户就可以从互联网上了解航天任务的进行。但是模型的建立是非常困难和繁琐的。利用美国AGI(Analytical Graphics。Inc．)公司开发的STK(Satellite Tool Kit)就可以获得关于描绘空间飞行器、飞机、地面车辆、地面站、目标等资源丰富的模型。该文分别介绍了STK和VRML模型文件的特点，通过对两种模型文件的分析。得出如何将STK模型文件转换成为VRML模型文件的具体方法，以便在虚拟世界中应用。