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.     

遥感卫星数据预处理系统复杂任务调度模型研究与实现

针对遥感卫星数据预处理系统同时对多卫星数据处理任务进行调度时,因资源分配不合理,导致计算资源浪费、系统吞吐量低、无法满足卫星数据时效性要求的问题,提出了一种基于预处理任务性能及预处理系统工作流特性的调度模型。该模型通过研究预处理任务算法的一般特征,对不同资源分配情况下的任务执行时间进行预估,并根据预处理任务工作流对卫星数据产品所需总时间进行预估;在此基础上,采用基于任务时效性和系统资源利用率的二次资源动态分配算法对预处理任务进行调度。实验结果表明,该调度模型在满足多卫星数据处理的时效性要求的同时,合理地减小调度过程中存在的资源浪费,提高了系统的吞吐量。     

基于Multi-agent的卫星计划调度系统智能机制

卫星自主运控技术是各个航天发达国家的研究热点，Agent技术是提高卫星天基自主运行能力和地基智能化运控的关键技术。在分析传统的卫星计划调度系统的基础上，研究了基于Multi-agent的卫星计划调度系统智能实现机制所涉及到的一些关键问题，并据此设计了一个原型系统。     

出租车监控调度，谁在掌控？

2009年初,北京金银建科技有限公司收到了北京南站送来的锦旗,感谢他们多次及时调度出租汽车帮助南站疏导旅客。 金银建科技的及时调度全靠其新一代监控调度系统。它基于GPS卫星定位、无线通信和GIS地理信息系统等技术,优化了调度流程并缩短了调度时监控调度系统建成,     

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.     

卫星全球普查任务调度系统的设计与实现

卫星全球普查任务是指利用星载遥感设备,周期性地对全球表面进行覆盖监测和数据采集。论文针对卫星全球普查任务需求的特点和卫星资源能力,建立了卫星全球普查任务调度系统。卫星全球普查任务调度系统主要包括想定管理模块、资源管理模块、场景管理模块、调度模块与仿真评估模块等功能模块,文中重点分析了系统核心的场景管理模块、调度模块与仿真评估模块的实现。     

卫星的智能规划与调度

以对地观测卫星为例，分析卫星的结构功能和飞行任务的特点，并在此基础上建立卫星智能规划与调度系统。规划与调度系统由卫星模型和推理机组成，其中模型描述卫星结构功能和各种约束条件，推理机分析并解决这些约束条件，形成一个没有冲突的飞行计划。规划与调度系统还具有修正计划的能力，能满足任务删除、更改和新任务插入等需求。     

基于双层优先级的中继卫星系统任务调度算法

中继卫星系统在天基信息网中起着桥梁的作用。为充分利用卫星资源以提供快速可靠的数据中继服务,需要对高价值、高紧迫性的任务开展调度方法研究。首先,在分析中继卫星系统任务与资源的基础上,建立了多任务、多资源的调度模型。而后,提出了任务调度优先级和时间窗口选择优先级模型,并在此基础上提出了一种基于双层优先级的中继卫星系统调度算法。最后,根据算法在仿真算例中的应用可见：相比对照算法,基于双层优先级的调度算法更有利于满足高价值、高紧迫性任务的执行条件,从而提高了任务成功率和调度综合收益。     

考虑邻域结构动态调整的多星应急调度算法

实际应用中的卫星调度方案往往受到外界因素的影响,例如电磁干扰、卫星失效、云层遮挡以及新任务的动态到达等,需要在短时间内对原始调度方案进行调整并生成新的调度方案,以保证卫星系统的稳定性.对此,考虑新任务到达情况下的卫星应急调度,建立多星协同应急调度的整数规划模型,并提出一种基于动态邻域结构的卫星应急调度算法(satellite emergency scheduling algorithm based on dynamic neighborhood, SESA-DN).设计多种类型的邻域结构以及动态的邻域选择策略,能够根据任务完成情况进行有效反馈,通过对应急任务的插入与替换生成卫星应急调度方案;同时,构建多星应急调度场景,通过大量仿真实验将SESA-DN算法与多种对比算法进行比较.实验结果表明, SESA-DN算法的稳定性优于对比算法,对于多星协同动态调度问题具有很好的适用性.     

卫星任务调度统一化建模与多策略协同求解方法

针对卫星任务调度“一星一系统”、测运控分离的现状,以卫星执行任务产生的星上独立事件和星地协同事件作为调度对象,以事件可执行时机作为调度资源,建立卫星任务调度统一化约束满足模型,将传统运控任务调度与测控任务调度纳入统一的建模方法.为保障模型的通用性和适应性,设计包含构造启发式、智能优化和针对性算法改进的多策略协同求解方法,搭建卫星任务调度算法与调度模型松耦合、模块化的系统架构.实验测试表明,所提出方法能够弥补传统模型在敏捷遥感卫星任务调度和高轨卫星测控调度场景下的局限性,在Benchmark问题和实际应用场景中均表现出良好的适用性和优化效果.     

基于改进烟花算法的密集任务成像卫星调度方法

传统卫星调度模型一般比较简单,当问题规模较大、任务比较集中时,往往会出现任务之间相互排斥,任务收益较低等缺点。针对这个问题,提出一种基于改进烟花算法（IFWA）的密集任务成像卫星调度方法。该方法在分析密集任务处理及成像卫星观测特点的基础上,首先对任务进行合成约束分析,然后基于合成任务综合考虑成像卫星可观测时间、任务间姿态调整时间、成像卫星能量和容量等约束因素,建立基于任务合成的多星密集任务调度约束满足问题（CSP）模型,最后改进烟花算法对该模型进行求解,利用精英选择策略在保证种群多样性同时加快了算法的收敛,得到较优的卫星调度方案。仿真结果表明该模型相比没有考虑任务合成因素,收益平均增加30%~35%,改进算法后效率上提升32%~45%,有效保证了调度方案的可行性和有效性。     

卫星通信系统星上处理中的调度问题及其算法

以往的卫星调度问题多侧重于地球站或测控资源的优化调度,实际上通信卫星本身包含许多调度问题。航天通信测控任务的新发展,要求通信卫星具有更强的星上处理与交换功能。该文主要研究卫星通信系统星上处理中的优化调度问题。卫星通信系统的常见多址联接方式是时分多址(TDMA)。该文描述了TDMA卫星通信系统星上处理中的调度问题。提出了相应的优化算法,并利用图论与网络最优化中的理论。说明卫星通信系统星上处理中的调度问题本质上是二部图的匹配问题,最后结合应用实例说明了优化算法与匹配方法的具体应用。     

卫星数传应急任务调度模型

在卫星数传调度研究中,待调度方案形成后,通常不做任务调整,但实际中会有应急情况出现。为解决该问题,提出一种任务调度模型。将卫星数传任务分为常管任务和应急任务,建立应急任务模型,设计其调度算法,具体包括调度顺序的确定、初始调度方案的调整以及调度流程。实验结果表明,该算法能保证应急任务的优先级之和最大,同时保持原方案的稳定性。     

卫星数传调度的蚁群优化模型及算法

针对卫星数传调度问题,提出了基于任务－资源关联结点的新型解构造图模型,人工蚁群通过任务边和资源弧分阶段进行任务调度序列和资源分配序列构造,设计了任务调度和资源分配启发式信息,以增强蚁群在伪随机状态转移过程中的搜索能力。通过局部信息素更新防止算法陷入局部最优,利用全局信息素更新的信息素正反馈机制使算法逐渐收敛到全局最优。仿真结果表明,新型解构造图反映了任务与资源之间的密切联系,分阶段状态转移策略和启发式信息的利用有助于增强算法的寻优能力,算法正确可行,并具有良好的收敛性、鲁棒性。     

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.     

卫星任务规划系统时间窗口模块的设计与实现

设计并实现了卫星任务规划系统的时间窗口模块。通过数据接口设置任务的约束要求,利用STK(Satellite Tool Kit)的时间窗口计算能力,计算卫星传感器对于地面目标的可用时间窗口,以简化资源调度模块的求解过程。对于没有可用时间窗口的任务,时间窗口模块能分析时间窗口分配失败的原因,用户可以根据失败原因来分析卫星系统的动态能力。