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。     

基于统一资源编码的成像卫星联合任务规划算法框架

对于大量的卫星和地面站资源,随着观测任务与日俱增,如何高效安排对应的一体化成像数传活动成为提升卫星管控效能的关键.在综合考虑实际约束的基础上,建立数学模型详细描述成像卫星联合任务规划问题,通过采用统一资源编码的思想设计一种简单且易于理解的个体表示方法,并利用任务有效执行期的潜在冲突关系提出相互冲突任务集的概念以降低问题...     

SAR卫星成像任务规划的DHIP方法

合成孔径雷达(SAR)卫星的出现为获取地球空间信息提供了重要手段,本文研究的即是SAR卫星成像任务规划问题.首先描述了SAR成像卫星的一般工作流程,说明针对可见光卫星进行成像任务规划的方法不再适用于SAR成像卫星任务规划;然后归纳了影响SAR卫星成像的主要约束.在此基础上,提出了双层插入规划(DHIP)方法,该方法将待...     

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。     

基于层级任务网络的卫星自主规划模型与算法

针对面向任务的卫星操作计划自动生成(即卫星的自主规划)问题，采用层级任务网络规划的任务分解思想，在分析卫星系统结构的基础上，建立了光学成像侦察卫星的规划模型，定义了2种常规任务的任务分解方法。根据模型的特点，开发了一个基于任务分解方法的导引式求解算法。通过一个实例进行了验证，结果表明模型和算法能有效解决卫星的自主规划问题。     

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.     

对地观测卫星任务规划的启发式动态调整算法

针对对地观测卫星任务规划,分析了单个资源失效与多个高优先级任务动态插入情况下已有任务规划方案的动态调整问题。以最大化规划方案任务权值总和为优化目标,提出了基于任务替换的启发式动态调整算法,包括选择替换任务的五种启发式策略：最大灵活度、最小冲突集、最小争议部分、区间剪枝以及任务剪枝策略。分析了影响动态调整算法运行效率的两个关键因素：冲突任务集与动态搜索深度。采用任务重规划率、规划权值变化率与算法运行时间三项指标考察算法效果,通过仿真实验验证了算法的可行性和有效性。     

基于协商对策的卫星任务规划冲突消解

主要对卫星任务规划过程中预处理阶段的目标冲突进行研究.为了更合理地确定卫星应用任务的时间窗口及个时间窗口的属性值,更有效地利用昂贵的卫星资源,首先对卫星任务规划预处理阶段的目标冲突进行了分析,给出了冲突的数学描述,针对冲突的特点提出了基于协商对策的冲突消解方法及协商流程,最后通过实例分析验证了方法在卫星任务规划中对目标冲突消解的有效性.     

基于蚁群算法的导航卫星功率增强任务规划

为保障战时区域的导航信号稳定,需要卫星对地面区域进行功率增强,对大规模功率增强任务进行规划能够保障增强效果。本文针对导航卫星功率增强任务规划问题,分析星地可见性以及相邻任务的时间窗口冲突等问题,构建功率增强任务规划模型,选用基于蚁群系统和最大最小蚂蚁系统的自适应蚁群算法,并引入任务收益参数来改进设计算法的寻优策略,在加快算法收敛速度的同时避免陷入局部最优解。实验结果表明,本文的改进蚁群算法对大规模功率增强任务具有很好的规划效果。     

对地观测卫星任务规划的实践及发展

卫星任务规划是卫星地面系统的核心技术之一。本文立足于对地观测卫星任务规划技术的工程应用,结合多年卫星地面系统研制及管理实践,对卫星任务规划的研究与应用现状及其未来发展趋势进行综述。本文强调了可靠性、可控性、可理解性等概念,以及规划架构设计在任务规划研究中的重要性。在此基础上,着重阐述和分析了应急卫星任务规划、多系统协同任务规划、高低轨卫星联合任务规划、低轨组网卫星任务规划一体化、星地协同任务规划、基于机器学习的任务规划等技术挑战,最后就技术挑战进行了总结和展望。     

卫星任务规划可视化仿真系统设计与实现

解决卫星任务规划方案正确性、可靠性问题的有效途径是建立可视化仿真分析环境,研究多星多地面站任务规划问题,设计了成像需求约束图模型,利用任务规划调度算法进行优化分析生成最优解决方案,同时研究利用基于MapX的地理信息系统功能,设计实现了卫星任务规划可视化仿真系统,实现了二维视景仿真、方案动作仿真以及可视化决策支持等功能.该系统为卫星任务规划的可视化决策、可视化仿真提供了基础,确保了其正确、可靠性.     

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。     

基于STK/Scheduler的空间天文卫星任务规划研究

空间天文卫星任务规划是一类复杂的NP难问题,将STK/Scheduler(Satellite Tool Kit/ Scheduler,卫星仿真工具包/任务规划)商业软件从对地观测任务规划领域拓展应用至空间天文卫星任务规划领域,对于获取可靠解算结果、快速构建地面运控仿真环境、提供解算参考基准具有重要意义。根据空间天文卫星任务规划问题,建立了以最大获取科学回报为目标的多约束任务规划模型,开展了基于STK/Scheduler的空间天文卫星任务规划解算和实例验证。实验结果表明:利用STK/Scheduler开展空间天文卫星任务规划能够适应多种规划时段和解算要求,具有求解稳定等特点,可以满足空间天文卫星任务规划的基本需求。     

提高卫星服务寿命的任务规划方法研究

基于组网卫星协同工作规划可提高复杂任务处理的基础上,本文探索降低规划风险,提高卫星服务寿命的卫星任务规划方法.从提高卫星服务寿命角度,建立用于描述资源使用期望的目标规划模型;建立卫星任务规划模型,在任务方案与资源使用中考虑了规划风险要素,并将资源使用目标模型引入到任务规划模型中,以期在规划中同时优化卫星服务寿命要素;基于邻域贪心扩展改善遗传禁忌求解算法,并运用分布并行技术提高工程实用性;利用STK提供基础仿真数据,对模型与算法进行了验证.     

基于成像资源能力的多星区域观测规划方法研究

为满足多种任务快速反应的需求,提出了一个基于成像资源能力的多星区域观测任务规划方法。该方法对成像资源能力进行了形式化描述,提出了成像资源能力的测量框架以及计算资源能力的依据,通过对分析目标观测区域覆盖面方法进行研究,给出基于成像资源能力的区域任务观测规划算法,并通过测试实例对上述结论进行了验证。结果表明提出的区域任务观测规划算法能够有效地促进多卫星在重叠区域的协作,提高了规划效率。     

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。     

星地一体成像侦察任务规划组合求解方法

成像侦察任务流的航天资源任务规划问题是将有限的航天资源分配给需要侦察的不同目标,最大化满足任务需求.采取了星地一体任务规划思路进行问题建模与求解.提出星地一体虚拟资源聚合模型和算法,并在此基础上,给出了星地一体的虚拟资源冲突检测与消解方法,提出了星地一体任务规划模型的模型分解与组合求解方法,针对分解后的主问题模型给出了一种适应可变冲突约束的遗传算法;针对子问题模型给出了一种基于时间序列排序的任务调度方法,并对上述两种算法进行了设计与实现;最后,结合试验案例进行验证.     

博弈协商策略下的多星分布式协同任务规划EI北大核心CSCD

随着星载智能水平、航天运载能力、星间通信能力的全面提升,智能化、组网化、自治化的卫星系统成为当前发展趋势,传统的集中管控方式已难以适应未来分布式卫星系统的综合管理需求.针对分布式遥感卫星系统任务规划问题,本文提出了一种博弈协商机制的多星自主分布式任务规划模型.在该模型中,每颗卫星作为“理性”个体参与任务规划,在每轮博弈中基于局部目标信息和全局交互信息,利用自适应粒子群优化算法不断更新自身的“行动”,直至达到系统平衡.仿真结果显示,分布式任务规划方法能够灵活地应对不同规模的问题场景,算法性能不会随着问题规模的增大而出现显著的下降,有效地克服了传统方法在大规模任务规划场景中优化时间激增、收敛速度慢等缺点,能高效地获取全局性能较优的规划解.     

AUV控制系统规划层使命与任务协调方法研究

以地形勘查使命为背景，对AUV(自治式水下机器人)规划层使命与任务协调方法进行了研究．介绍了AUV控制系统的逻辑结构，采用分层Petri网对AUV规划层离散事件系统进行了建模，通过对向目标区域航行任务库所进行扩展阐述了任务规划层的分层Petri网模型．提出了一种基于改进RW离散事件监控理论的协调方法，分别阐述了AUV使命与任务规划层离散事件系统的监控与协调．最后，通过湖试试验验证了AUV规划层使命与任务协调方法的正确性．     

支持并行规划和设计的项目管理模型研究

给出了一个交互式的基于Petri网的项目管理模式,该模型利用Petri网描述并发事件的能力,将整个项目管理模式分解为规划网、监控网、预测网和资源管理网,并给出了Petri网表示的转换、项目监控、资源分配和冲突等问题的解决方法,基于以上模型的系统能较好地解决项目管理中系统的并行规划和设计,是一种比较有效的项目管理模型。