基于遗传算法的TT&C测控资源优化调度(英文)

TT&C测控资源调度是一个涉及卫星、测控站以及调度准则等多方面因素的复杂优化问题。针对这一优化问题,根据测控调度的一般原则和优化准则,建立了相应的优化模型,并给出了基于遗传算法求解该问题的方法和步骤;最后,通过两个示例分析,演示验证了该方法对于解决一般测控调度问题的有效性。

带局部交互的多星TT&C调度合作协同进化

针对现有合作协同进化机制较少利用局部协同信息的问题,通过对多星TT&C资源调度的合作协同进化求解进行改进,在全局协同的基础上加强局部交互,为每个个体设定一个表明其与所有相邻子种群合作效果的进化性能指标——局部交互值,将该值作为选择操作中衡量个体优劣的尺度之一,以局部交互值与各子适应度之和的差值决定个体变异率,使变异具有自适应性,从而减少由子种群代表个体选择的非全局性造成的优秀个体丢失现象。仿真实验结果表明该方法能较好地提高求解质量。

航天TT&C调度的拉格朗日松弛策略

根据航天遥测、跟踪和指挥(TT&C)调度的测控需求,建立航天测控调度问题的0-1整数规划模型,运用(λ,ν)、(μ,ν)和(λ,μ)3种策略对模型中的约束进行松弛,通过次梯度优化算法求得每种松弛问题的上界。利用2个场景验证上界(目标函数值)的有效性,调度结果表明,3种松弛策略中以次梯度优化算法得到的上界差别最小。

基于改进蚁群算法的TT&C资源配置方法

研究了航天测控网资源配置问题,它是在航天器-地面站有限的时间窗口内对航天器的测控任务进行合理的配置,给每个任务分配一个开始执行时间,在给定的调度时间下,使得任务完成的目标值最大。将引入了杂交算子的蚁群算法来求解该问题,合理地构造了与问题相适应的杂交算子和杂交段。具体的仿真实例表明,在相同的约束条件下该算法总是能最大化地完成任务,并且求得的目标值也有很大的改进。

卫星测控资源调度CSP模型研究

对卫星测控调度问题的建模技术进行了研究,分析了问题的特点。首先对场景、需求和任务进行了形式化建模;然后针对测控调度问题中涉及的资源、时间、关系等主要约束类型进行了分析和模型描述,并按照不同类型的测控需求确定了测控调度的目标函数;最后在此基础上建立了问题的约束满足问题(constraint satisfied problem,CSP)模型,并针对模型进行了求解方法研究。

带预估选择的Memetic算法求解多星测控资源调度问题

针对当前多星航天测控资源调度系统模型描述复杂、求解算法不适合大型算例的问题,利用系统约束条件的二元化特点建立了多星测控资源调度系统在一类特殊图上的最大独立集模型,进而针对该模型解空间结构多峰密布、欺骗性强的问题,提出了一种带预估选择机制的改进型Memetic算法.在分析交叉操作可达域的基础上,设计了一种能快速预估交叉操作最大收益的预估算子,通过预估运算,每个个体从几个待选交叉对象中可选择出最有利的一个对象,以在有希望区域间实现搜索的转移.大型Benchmark算例上的仿真结果表明,所提预估选择机制能减弱原模型欺骗性的影响,使Memetic算法的性能平均提高了17%.

卫星地面站测控资源调度CSP模型

研究了测控系统资源调度问题的描述与建模问题。在系统阐述综合航天测控网资源调度中涉及的资源、任务、事件、约束基础上,使用变结构半环CSP模型,描述测控调度中涉及的事件窗、时间约束、状态约束、周期性任务、抢先式任务、变长任务等硬、软约束,提出处理任务优先级和不确定性因素的途径。提出的模型对测控系统效能评价及资源调度算法研究也有一定的参考价值。

P3e/c项目管理软件在高速铁路项目管理中的应用研究

通过对京津高速铁路应用P3e/c软件在项目管理上取得的经验,阐述P3e/c软件在大型高速铁路项目应用的优势以及在项目中遇到的问题和解决方法。应用P3e/c项目管理软件对项目全过程的跟踪管理和前进的技术方法,解决多任务的整体平衡,多参建单位的相互协调和接口,按需提取和分析数据,将进度、成本、质量统筹管理等是本工程与以往工程相比在P3项目管理软件使用上的优势。

COTS星载双模测控应答机基带设计与实现

提出了一种星载双模测控应答机基带设计方案,采用COTS（商用现货）器件实现,能较好解决星载功率受限和空间辐射效应引起的相关问题。测控应答机主处理器由反熔丝FPGA（现场可编程门阵列）实现,可在低功耗条件下保证最基本测控需求,解调上行DPSK（差分相移键控）信号,调制下行扩频信号;协处理器受主处理器控制,由SRAM（静态存储器）FPGA来实现,对上行扩频信号进行解扩解调。测控应答机可根据星载电源功率情况和不同测控任务切换模式,具有成本低、可靠性高、使用灵活等优势。

基于C++软件开发技术的自动播出节目整备调度系统的设计

节目整备调度系统作为播出系统的核心部分在新时期面临着更加严峻的挑战,进行更新换代的需求也更为迫切。本文简单介绍了节目整备调度系统,设计和开发出了运用C++软件开发技术的自动播出节目整备调度系统。

地面资源保障航天测运控任务质量评价指标体系构建

针对目前航天测运控任务完成质量评价主要集中在设备运行质量、资源调度能力评估等方面,缺乏从用户申请提交到执行效果反馈的全过程闭环评价问题,区分地面资源完成测控、数传两类任务质量情况,从设备跟踪任务质量情况、资源调度系统保障用户资源使用需求情况、用户对执行效果反馈及自身行为评价3个环节构建分类分层的评价指标体系。采用1-9标度法确立指标权重,研究对不同类型任务完成质量的综合评价,并利用实例验证所构建指标体系的可行性。为标准化、精细化评价地面资源保障航天测运控任务质量提供理论依据,并给出质量改进相关参考建议。

P3E/C在大连LNG陆域形成地基处理中的应用

介绍了P3E/C软件的主要功能特点,结合大连LNG陆域形成地基处理工程实例,阐述了P3E/C软件在地基处理工程中的应用,对其应用成效进行了分析,指出应用P3E/C软件作为项目管理软件,提高了项目管理水平及工作效率,确保了大连LNG项目按期完工。

P3E/C项目管理软件在惠州LNG电厂工程建设中的应用

惠州LNG电厂工程建设项目采用了P3E/C项目管理软件取得良好的工程管理效果。这里简要介绍该软件的组成、代码编制和在工程实践中的经验,供电厂建设同行参考。

软件定义测控系统体系架构与关键技术

为了满足快速变化的民商航天测控需求和小卫星及大型星座的快速发展导致的测控任务爆炸式增长需求,将软件定义技术这一被认为改变游戏规则的革命性技术,从互联网行业引入航天测控系统,提出了软件定义航天测控系统体系架构,实现测控系统新一轮技术革新。文章首先分析了传统航天测控系统体系架构及存在问题,其次讨论了软件定义航天测控系统具有层次化设计标准,应用接口开放,系统集中控制,基础资源可灵活重组等技术特征。随后分析了该体系架构的优势及标准接口与规范、软件定义射频前端、软件定义信道和软件定义基带4项关键技术,并对软件定义测控系统发展作出了展望。研究结果表明相比传统测控系统软件定义航天测控系统架构更能满足日益发展的航天事业对测控资源的需求。

空间站任务地面测控设备自动化运行方案的设计与实现

针对我国航天地面测控设备现有自动化运行模式只适用于常规卫星任务而不适用于空间站任务的现状,提出了一种不改动设备现有软硬件的空间站任务自动化运行方案,设计了一种目标自适应的自动化运行软件流程。基于此流程,采用定时发送的任务队列技术,开发了一款自动化运行辅助软件,可使地面测控设备的自动化运行具备目标自适应功能,无论是在常规卫星任务还是空间站任务下均能实现自动化运行。针对空间站任务,在某测控设备上对该辅助软件进行了约两个月的自动化运行验证,结果表明该辅助软件可行、实用。经过多次迭代,目前自动化运行辅助软件运行稳定可靠,使用灵活方便。

大型星座混合模拟退火遗传算法测控任务规划

提出了一种基于拥挤度的混合模拟退火多层编码遗传算法,用于解决大型星座的测控任务规划问题。首先,建立了大型星座测控问题的约束满足模型,对任务规划过程中的各种约束条件和优化目标进行了形式化描述。第二,采用多层编码的方法建立测控方案与解空间的对应关系,并采用遗传算法的启发式方法进行全局搜索。第三,为了增加种群的多样性并加快收敛速度,在每代进化结束后对种群中最优的部分个体进行基于拥挤度的模拟退火。超180颗卫星,32个地面测控天线的真实大型星座测控任务规划试验表明,基于拥挤度的混合模拟退火遗传算法的任务完成率高达99%,归一化综合收益大于0.9,算法运行时间小于15 min,验证了该方法具备工程实用价值。

基于DQN的异构测控资源联合调度方法

以异构测控网资源联合调度为研究对象,提出一种基于强化学习的深度Q网络(deep Q network, DQN)算法。在充分分析异构测控资源联合调度问题特点后,用数学语言对影响问题求解的约束条件进行描述,建立了资源联合调度模型;从应用强化学习解决问题的角度,对求解的问题进行马尔科夫决策过程描述后,分别设计了2个结构相同的神经网络和基于ε贪婪算法的动作选择策略,并建立了DQN求解框架。仿真结果表明:基于DQN的异构测控资源调度方法较遗传算法能够找到调度收益更优的测控调度方案。

基于Web的多体制中频测控一体机设计与实现

从国外引进的地面测控设备在国内测控相关业务中广泛使用,其功能完备,但也存在系统集成度低、连接关系复杂、信号中继环节多等影响系统整体可靠性的弊端,并且成本高昂。针对高集成、小型化、智能化的测控设备需求,研究了嵌入式Web和软件无线电技术,提出了基于Web的多体制中频测控一体机设计与实现方案,测控一体机的核心功能是实现统一S频段、统一C频段和非相干扩频测控体制的遥控信号调制、遥测信号解调,以及测距测速。同时,设备还集成了信号源、功率计和频率计的部分功能,可实现对输入信号功率、频率和信噪比的测量。通过嵌入式Web设计,设备参数可以灵活动态配置,能够完成卫星地面测试、测控模拟和地面站测控等相关业务。

卫星网络测控资源鲁棒调度方法

卫星网络规模的持续增长为测控资源的有效调度带来了巨大挑战。受到天气等因素的影响,星地链路性能具有较强的不确定性。为了兼顾资源利用率与任务可靠性,提出一种鲁棒的测控资源调度方法。该方法可基于预测得到的星地链路信道状态分布与规划周期内的任务分布情况为测控任务安排传输窗口的开始时间与持续时长,并通过反向迭代的方式对资源分配方案进行优化从而最大化任务期望收益值。实验结果表明,与传统的非鲁棒调度方法相比,所提调度方法在不同信道分布下都能取得良好的任务收益,实现资源利用率与任务可靠性的有效提高。

基于多智能体深度强化学习的测运控一体化资源调度方法

随着卫星通信技术的发展,星座规模的不断扩大,测运控一体化成为主流趋势。星座规模大、调度对象多、复杂操作联合控制给卫星网络测运控一体化资源调度带来巨大的挑战。受制于调度算法求解效率低、约束复杂等问题,传统的测运控资源调度技术采用提前上注测控指令,按照固定部署执行任务,难以满足突发事件与紧急任务的调度需求。因此,提出一种基于多智能体演员-评判家确定性策略梯度算法的测运控一体化资源调度方法,采用集中式训练和分布式执行的方法,建立测运控一体化任务的多智能体模型,通过分析邻居智能体局部信息计算调度策略,提高任务的响应速度。依据测运控一体化资源调度问题中的模型和约束,选择影响意义大、可解释的约束,建立多智能体资源调度强化学习模型,并进行仿真测试。测试结果显示,该方法的任务收益较传统方法提高22%。