面向区域侦察的实拍实传卫星规划推演系统

为支持多颗实拍实传卫星区域侦察任务,研制规划推演系统.设计了规划推演系统的总体结构和信息流程,并研究了系统研制所需关键技术,分别提出了面向区域侦察的数传任务规划算法、基于网格的卫星区域覆盖分析算法、基于OSGEarth的目标区域和侦察范围组合可视化方法.研制的规划推演系统已成功应用于某任务中,进行数传任务规划、能力分析和过程推演.     

面向区域普查的电子侦察卫星任务调度

针对电子侦察卫星区域普查问题(ERSACP)的特点,建立了区域网格空间,提出基于时间、空间、侦察模式匹配的候选侦察活动构造方法;给出了期望侦察效用的概念,建立了问题的多目标规划模型;提出一种嵌入对位学习机制的多目标进化算法(OLMOEA)对其进行求解,同时设计了基于时间可行性判定的初始可行解对位构造算法.仿真实例表明本文模型及算法能够有效解决电子侦察卫星区域普查问题并且性能良好.     

采用组合优化策略的电子侦察卫星规划方法

对电子侦察卫星任务规划问题进行了分析,建立了问题的多目标规划模型;设计了一种基于带后优化过程MOEO(Multi-objective Extremal Optimization)的多目标规划算法对模型进行求解,该算法包含MOEO主算法过程和基于禁忌搜索(TS)的后优化过程两部分:MOEO主算法中采用插入变异、模式变异及删除变异等算子对解空间进行搜索,基于Pareto最优概念的解排序确保了解在多个目标上的有效优化,精英策略避免了丢失进化过程中产生的非劣解;TS后优化过程中提出了多种邻域结构,使用各种邻域算子或算子的组合,对主算法Pareto最优解进一步优化,以得到更好的解。最后给出了仿真实例证明本文模型及算法对解决电子侦察卫星任务规划问题的有效性。     

基于NSGA-Ⅱ算法的区域覆盖卫星星座优化

针对区域覆盖的卫星星座优化设计.将一种基于Pareto最优概念的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)引入区域覆盖侦察卫星星座的多目标优化设计,并利用多属性决策中的字典序法,根据目标的重要程度.在得到的Parcto解中进行选择.最后,利用STK和Visual C++针对侦察卫星星座进行了仿真,仿真结果表明了算法可以找到多个Pareto解,避免了传统求解方法的权值选择问题,并且较简单遗传算法具有更好的灵活性,为解决星座多目标优化设计问题提供了新的思路.     

基于NSGA—II算法的区域覆盖卫星星座优化

针对区域覆盖的卫星星座优化设计,将一种基于Pareto最优概念的快速非支配排序遗传算法（NSGA—II）引入区域覆盖侦察卫星星座的多目标优化设计,并利用多属性决策中的字典序法,根据目标的重要程度,在得到的Pareto解中进行选择。最后,利用STK和VisualC＋＋针对侦察卫星星座进行了仿真,仿真结果表明了算法可以找到多个Pareto解,避免了传统求解方法的权值选择问题,并且较简单遗传算法具有更好的灵活性,为解决星座多目标优化设计问题提供了新的思路。     

基于GA的电子侦察卫星任务规划问题研究

电子侦察卫星是现代战争中获取电子情报的重要手段,在快速作战决策方面具有独特的作用.电子侦察卫星任务规划问题是一类重要的任务规划问题,涉及各种复杂的约束条件.首先通过对电子侦察卫星工作原理的分析提出了基本假设和预处理的基本方法,并建立了CSP模型,然后采用遗传算法(GA)对模型进行求解.算法针对电子侦察卫星任务规划的特点设计了符号型编码以及相应的OBC交叉算子及多点交换变异算子.最后采用所设计的遗传算法和简单贪婪算法分别对不同规模的问题进行了求解,实验结果表明算法有效地解决了针对固定目标的电子卫星侦察任务规划问题.     

基于STK的侦察卫星预警系统设计与仿真

侦察卫星可以全方位全天候的对全球进行侦察,对侦察卫星的预警是有必要的.文中首先基于Access数据库建立了侦察卫星数据库,主要针对光学成像卫星、雷达成像卫星以及电子侦察卫星三类;通过STK(卫星工具包)的STK/Connect模块实现了侦察卫星数据库与STK的连接,基于STK平台实时的显示了侦察卫星的在轨运行以及对地覆盖情况.文中通过VC来生成系统界面,首先通过界面来操作数据库信息,然后把卫星载入到STK平台,通过界面设定仿真时间,设定特定区域,仿真设定的时间段内卫星的运行及对区域的访问情形,通过STK的报告生成功能可生成卫星在此时间段内对区域的访问报告,根据报告可对访问该区域的侦察卫星进行预警.     

混合蚁群优化算法求解卫星数传调度问题

为了求解卫星数传调度问题,提出了混合蚁群优化算法。算法设计了基于任务数传操作的解构造图,提出了基于解构造图的任务调度序列和资源分配序列概率决策模型,采用基于随机加权的混合策略综合利用问题的启发式信息。算法通过基于混沌变异的列信息素向量更新策略增强解构造的多样性,通过具有补偿机制的全局信息素更新策略来保证算法的收敛性。利用STK工具设计了五个调度场景,并利用计算机生成各场景的数传任务。仿真实验结果表明,该算法是可行、有效的,收敛性和解多样性较好。     

复杂多卫星系统有效覆盖特性的仿真分析

目标被覆盖特性是表征对地观测卫星系统总体性能的重要量度,但对于复杂多卫星系统,精确的覆盖特性无法用解析方法求解,而且通常的几何视场覆盖性能不足以反映系统探测目标信息的实际效能.为此,本文提出了能够衡量对地观测系统信息获取实际效能的综合量度-有效覆盖特性,分析了影响瞬时有效覆盖的复杂性因素,阐述了基于数值点仿真求解的一般性方法,并以三星时差电子侦察定位星座为例给出了具体模型.     

最小化全局完成时间的成像卫星任务规划算法

成像侦察卫星任务规划问题是一类典型多约束组合优化问题.最小化全局完成时间是任务规划领域时效性要求较高情况下的一种优化目标.提出一种整合整数规划与约束规划方法,在最小化任务规划方案全局完成时间的目标下,求解成像侦察卫星任务规划问题的组合算法.该算法通过应用Benders分解将原约束整数规划模型划分为主问题与子问题两部分,采用软件MOSEK与GECODE对主、子问题分别求解.根据子问题求解结果生成剪枝约束,返回主问题迭代,直到获得优化解.算法有效性通过仿真实验进行了检验并取得预期效果.     

双层探测卫星网络半分布式资源调度方法

对具有高轨和低轨双层星座的探测卫星网络资源调度问题进行研究,提出一种半分布式调度方法.给出一种基于高轨星覆盖域的低轨星分群算法,在此基础上建立半分布式资源管理机制与对应的资源调度问题多主体求解框架.设计了群间分布协商策略--基于改进合同网的两级协商策略和群内集中调度方法--粒子群调度算法.实验结果表明,同完全分布式和集中式算法相比,该方法具有更优的求解性能和处理动态任务的能力.     

多星侦察移动目标：一种基于潜在区域的求解策略

针对面向移动目标侦察的多星联合调度,提出了一种新颖的求解策略:将移动目标问题转变为区域目标问题,即在多星联合侦察的框架内利用电子侦察引导信息构建移动目标的潜在区域,基于约束满足问题(CSP)描述方法以最大覆盖率为目标建立了面向潜在区域目标的多星联合调度模型,并提出了相应的禁忌搜索算法。通过基于潜在区域的求解策略,可以优化星载遥感器的侦察方案,指导移动目标侦察任务的执行。     

多观测卫星任务调度系统的设计与实现

随着卫星应用技术的飞速发展,对地观测卫星在减灾防灾、环境保护和军事等领域的应用也更加广泛.该文在卫星仿真工具包(STK)的基础上设计并实现了多观测卫星任务调度系统,描述了系统的结构和功能,重点介绍了任务描述、调度引擎等重要模块的设计方法和实现过程,并用甘特图等方式实现了系统的结果展现,取得了良好的效果,最后对系统的特点和发展方向做出了总结和展望.     

基于分布式SAR系统的侦察卫星目标定位技术

为解决侦察卫星被动目标定位跟踪精准性不达标的问题,提出基于分布式SAR系统的侦察卫星目标定位应用算法。借助侦查调节模块,估量卫星目标相位累加器实际处置权限,调度SAR型存储模块与D/A分布模块间的定位应用关系,搭建基于分布式SAR系统的卫星定位执行结构。在此基础上,选择理想型号的定位传感器,通过定位坐标转换的方式,连接定位所需的通讯传输协议,实现侦察卫星的目标自定位处理。联合分布式定位原理,在测算卫星目标侦查角度的同时,完成目标定位信息的接收与转存,实现侦察卫星目标定位算法的应用。对比实验结果表明,与DDS算法行为相比,应用新型定位技术后,LCT指标、LOC指标数值均超过60%,抑制侦察卫星被动目标失精准定位跟踪行为的出现。     

可扩展性卫星任务规划系统的设计与实现

针对现有卫星任务规划系统可扩展性差的特点,设计并实现了一种类似于HLA(High Level Architecture)框架的可扩展性卫星任务规划系统HES3(High-Extensible Satellite Scheduling System).为保证HES3的可扩展性,提出了基于专家系统和约束分离的卫星任务规划算法的两阶段规划处理机制.设计了基于类甘特图和GIS(Geo-graphic Information System)视图的规划结果可视化人机交互接口.最后,通过一个应用实例说明了HES3的运行过程.     

基于工作流的卫星调度系统

根据当前卫星网络发展趋势和对卫星网络资源进行充分有效利用的应用需求,对卫星网络的特点进行了研究,分析了当前卫星调度系统研究的局限,并介绍了工作流模型以及根据卫星应用进行的相关改进.在此基础上,提出了一种针对由多个子任务构成的复杂任务,基于工作流模型的分层卫星调度系统.该卫星调度系统可以协同多种卫星资源,并自适应地调度卫星任务.对该卫星调度系统的体系结构、系统关键模块、调度流程以及几种优化机制进行了详细阐述.最后通过实验结果表明了该调度系统的可行性和有效性.     

数据驱动的多星任务网络预测调度算法

多星任务调度是具有NP-hard特性的优化问题,随着卫星资源规模和任务需求规模的双重增长,传统调度方法求解效率不高.在轨卫星在常年运行过程中积累了丰富的调度数据.针对大规模多星任务调度场景,建立多星多波束任务调度模型,并提出数据驱动的多星任务网络预测调度算法对其求解.以分割的思想,实现多星场景下任务可调度性预测.从历史调度数据中,提取设定的3个静态特征和5个动态特征,构建并训练预测网络,预测任务被不同卫星完成的概率,并以冲突避免、负载均衡等为原则,得到初始任务和资源卫星的分配方案.进一步设计双链结构的进化算法,以双链编码形式表征上述关系,配合设计的交叉、修复等进化算子,优化初始方案中的任务序列与资源分配关系,输出最终任务调度方案.仿真结果表明,与改进蚁群算法、混合遗传算法和数据驱动并行调度算法相比,所提出算法在运行时间、方案收益和卫星负载均衡3方面均有较好的表现.