卫星单轨任务合成观测问题及其动态规划算法

一类遥感卫星的侧摆机动性能较差,必须考虑将某些任务合成观测以提高观测效率。研究了卫星在单个轨道圈次内,任务间的最优合成观测问题。建立了问题的约束优化模型,分析合成任务性质,基于合成任务间存在角度相关及时序特征,将问题按照卫星的最大侧摆次数划分为多个阶段,利用动态规划思想,得到了问题的最优解。测试算例验证了算法的有效性。

基于动态任务合成的多星观测调度方法

合成观测可以提高卫星的观测效率,研究了遥感卫星的动态合成观测调度问题。分析了卫星对多个任务合成观测的条件,在此基础上,建立了任务需求度、资源竞争度以及任务合成中的最小侧摆、最小数据冗余启发式,提出了基于动态任务合成的多星观测调度启发式算法。仿真实例表明,此方法可以有效提高卫星的观测效率。

电子侦察卫星任务合成探测及混合调度

任务合成探测对于提高电子侦察卫星的侦察效益具有重要意义。分析了电子侦察任务合成探测的条件及性质,建立了多星合成探测调度问题的混合整数规划模型。提出了一种基于模型分解的优化求解算法,将模型分解为任务指派主问题与动态合成子问题,任务指派主问题通过遗传算法生成不同卫星的任务分配方案,动态合成子问题则根据指派的任务进行优化,生成完整的卫星侦察计划。测试案例验证了方法的有效性。

基于作战逻辑的任务合成技术应用

基于作战逻辑的任务合成技术能够在不同态势情况下以最短时间生成最优的任务定势计划。飞行员根据作战飞机任务系统提供的计划进行决策,任务系统依据决策信息自动管理相应的传感器运行,从而实现基于作战逻辑的任务执行机制。通过建立任务合成仿真验证环境,实现了作战场景想定和任务合成组织运行过程的开发和验证,为基于作战逻辑的任务合成技术型号应用提供了基础和参考。

基于任务合成技术的目标分配问题研究

通过将多机空战中目标分配作为任务合成技术的一个典型应用场景,提出了一种基于任务合成技术解决目标分配问题的方案。首先,通过传统方法构建己方优势函数、目标威胁指数和WSEIAC效能评估模型,实现了目标态势感知和作战效能评估;然后,将依据"以优攻劣"原则设计的目标分配算法与任务计划评估决策技术和任务执行管理技术结合,设计了目标分配方案;最后,利用贝叶斯网络和任务合成软件进行了目标分配算法和方案的仿真验证。仿真结果验证了基于任务合成技术的目标分配方案的有效性。

飞机任务系统任务合成技术研究

针对复杂环境、复杂任务以及复杂作战过程的现状,首次提出了任务合成的概念、任务合成的运行架构并建立了验证环境,为提升未来飞机作战能力提供了理论基础和参考。任务合成技术分为任务态势感知模式合成、任务计划评估决策模式合成、任务执行与管理模式合成,通过构建任务模式和活动组织,依据任务目标和任务架构,确定系统任务能力、目标和状态组织结构,形成系统任务合成模式,从而达到提升任务系统响应、任务优化、任务执行的能力和品质的目的。

基于任务合成机制的多星调度问题

传统模式下,卫星采取单任务观测方式,该种方式下任务的成像精度高但任务成像数量少且资源使用率极低。因此,在单任务观测方式的基础上设计了一种多任务合成机制(multi-task merging mechanism,MTMM),在保证用户最低成像要求的情况下对任务合成。首先,基于合成任务集,建立多星调度模型。然后,针对模型提出了基于任务合成的改进蚁群优化(improved ant colony optimization based on task merging,IACO-TM)算法,在算法中设计了自适应蚁窗策略、强制扰动机制以及算法参数动态调节策略,对蚂蚁搜索空间进行有效裁剪,避免算法陷入局部最优的同时提高算法的收敛速度。最后,通过大量仿真实验与不考虑任务合成的改进蚁群优化(improved ant colony optimization,IACO)算法和基于任务合成的传统蚁群优化(traditional ant colony optimization based on task merging,TACO-TM)算法对比,验证了所提MTMM和IACO-TM的有效性。

基于任务合成的对地观测卫星应急调度方法

针对应急条件下对地观测任务时敏度高、动态性强的特点,提出了基于任务动态合成的多星应急调度方法。首先,建立了多星动态应急调度数学规划模型。然后,提出了任务动态合成(dynamic merging,DM)策略,并设计了候选合成任务集合构建(candidate merging task set establishment,CMTSE)算法。最后,提出了基于任务动态合成的多星动态应急调度(dynamic merging based dynamic emergency scheduling,DM-DES)算法。为验证DM-DES算法的有效性,通过大量仿真实验将DM-DES与基于迭代修复的启发式算法(repair-based heuristicalgorithm,RBHA)和不考虑任务合成的动态应急调度(dynamic emergency scheduling,DES)算法进行比较。实验结果表明,DM-DES算法能有效提高调度质量,适用于多星动态应急调度。

基于优先级的卫星成像任务合成方法

对多个点目标类型的卫星成像任务进行合成观测,能有效减少卫星成像任务的总数量。针对多个点目标任务合成观测问题,分析了卫星成像任务合成观测的角度、时间窗口和传递性限制条件,建立了点目标任务合成的团划分模型,提出了基于优先级的卫星成像任务合成算法,最后通过实验对该方法进行了数据分析。

考虑任务合成的成像卫星调度问题

某些成像卫星的侧摆机动性能较差,限制了卫星的观测能力,需要考虑任务合成以提高观测效率。建立了考虑任务合成的成像卫星调度问题模型,并提出了求解该模型的快速模拟退火算法(VFSA)。算法针对元任务及合成任务分别构造邻域,采用合成邻域、分解邻域实现调度过程中任务动态合成操作。采用"冒险"的接受概率和快速退火计划,提高算法的求解速度。采用回火机制及3种分化策略,避免算法陷入局部最优。大规模测试算例验证了算法的效率。

任务合成在通信对抗无人机干扰任务分配中的应用

利用任务合成技术,对通信对抗无人机对地干扰任务分配进行了研究。建立了通信对抗无人机对地干扰任务合成概念模型,给出了通信对抗无人机对地干扰任务态势感知合成、任务计划评估决策合成、任务执行管理合成流程。

成像卫星密集任务合成方法及其调度算法

当一般卫星面临问题规模较大且任务比较密集时,传统的调度模型会出现任务排斥,造成观测效率及观测收益都较低的现象.针对该问题,提出了基于任务合成机制的多星调度算法.首先,考虑任务之间的约束条件,建立基于均值漂移的卫星任务合成算法;然后,考虑卫星资源的固存约束、能量约束,以及观测任务之间的观测时间、观测角度等约束条件,建立了基于均值漂移的多星任务合成调度问题模型;最后,结合任务合成算法及问题特点,用改进的蚁群求解算法进行求解,并设计了Insert搜索算子来提高算法的探索能力.仿真实验验证了该任务合成方法及求解算法的效率.

基于分解优化的多星合成观测调度算法

某些卫星的侧摆性能较差,必须进行合成观测以提高观测效率.研究了多星联合对地观测中的任务合成观测调度问题.提出了将原问题分解为任务分配与任务合成的分解优化思路.任务分配为任务选择卫星资源及时间窗口;任务合成则针对该分配方案,将分配到各卫星的任务按照轨道圈次分组,分别进行最优合成.采用蚁群优化算法(Ant colony optimization,ACO)求解任务分配问题,通过自适应参数调整及信息素平滑策略,实现全局搜索和快速收敛间的平衡.提出了基于动态规划的最优合成算法,求解任务合成子问题,能够在多项式时间内求得最优合成方案.依据分配方案的合成结果,得到优化方案的特征信息,反馈并引导蚁群优化算法对任务分配方案的搜索过程.大规模测试算例验证了本文算法的效率.

卫星合成观测调度的最大覆盖模型及算法研究

遥感卫星采用合成观测方式可以提高观测效率,研究了遥感卫星合成观测调度问题.通过分析观测活动与目标的覆盖关系,建立了考虑任务优先级的最大覆盖模型.分析了观测活动性质,并基于观测活动间存在时序关系特征,将问题按照卫星的最大侧摆次数划分为多个阶段,提出了基于动态规划思想的算法,能够在多项式时间内得到问题的最优解.测试算例验证了算法的有效性.

基于扩散模型的多模态引导图像合成系统

针对电子商务领域中图片背景生成时含义模糊、与前景有重影、不符合现实逻辑等问题,基于近期迅速发展的生成式AI大模型,提出了一种图像合成任务范式框架。该范式同时利用两种模态提示,即文字提示和图片提示,对生成图像进行控制,以保证前景物体的完整性和前后景一致性;同时使用ControlNet插件对生成图像的风格与深度进行控制,规避了背景生成可能出现的大量不规则结果,提高背景生成的质量。消融实验证明了所用模块的必要性。实验结果表明所提范式能够灵活且受控地生成预期图像集合,为电子商务领域的商品图像合成任务提供了便捷有效的解决范式,极大降低了传统方式所带来的时间和人力资源成本,提升了生产效率与灵活性。

机载多智能体任务系统研究

依据云架构背景下战斗机任务系统的作战需求,结合人工智能技术在航空领域的应用研究,提出了机载多智能体任务系统的概念。分析了任务系统的任务架构和功能架构,研究了多智能体任务系统的运行原理和基于OODA的并行任务管理机制,为战斗机智能化任务系统总体设计提供了参考思路,并可进一步推广至无人机领域。

卫星对地观测任务启发式自主规划算法研究

传统的卫星对地观测任务调度依赖于地面控制中心离线生成执行计划,为将规划权与地面控制中心解耦,实现卫星对任务及时和自适应规划,本文通过对观测任务的分析,结合小卫星姿态转换能力强以及拥有计算单元的特点,对卫星观测动作以及约束条件做了合理抽象与简化,建立了问题模型,提出了一种适用于小型卫星调度观测任务的启发式自主规划算法HIPA,算法对于每个任务进行资源消耗计算并给出是否可被观测的结果.通过在不同资源条件限制情况下、不同数量的任务样本集上设置的系列对比实验表明,本文所设计的启发式自主规划算法求解性能更好,可最大化利用卫星资源在最短时间内得到规划序列,可有效提高卫星的观测效率.

面向洪水灾害遥感监测的多星观测调度方法(英文)

洪水灾害是当今世界上最严重的自然灾害之一,对其进行科学有效的监测是科学防灾减灾的基础,也是目前国内外学者研究的热点和难点问题。将点目标及区域目标按照卫星观测机会分解成元任务,设计了一种改进模拟退火算法进行求解。实例验证了方法的有效性。

面向新一代通用教练机航空电子系统综合化技术

面向四代机综合化航空电子系统通用教练机航空电子系统技术是新一代教练机研究的新领域。本文通过根据综合化航空电子系统任务合成、信息融合以及结构化综合技术和特征,针对通用教练机航空电子系统能力和训练需求,通过采用系统任务合成技术,提供任务组织和态势感知能力,支持综合化任务决策和运行;通过采用信息融合技术,提供系统的信息关联感知、能力组织和品质提升,支持系统综合化信息能力支撑和品质保障;通过采用系统结构化综合技术,提供资源组织、处理效率和系统可靠性能力,支持系统能力、效率和有效性保障。

成像卫星任务规划模型、算法及其应用

近年来,成像卫星数量越来越多,成像任务需求呈现出多样化、复杂化和快速增长的趋势,成像卫星任务规划问题在卫星管控中的作用越来越突出.在对成像卫星任务规划基础理论进行阐述的基础上,总结了成像卫星任务规划的基本模型和主要求解算法.建立了考虑任务合成的成像卫星调度模型,提出了求解该模型的快速模拟退火算法.成像卫星调度模型、求解方法和任务规划技术,已运用到成像卫星的日常管控中,取得了很好的效果.