基于吱呀轮优化的多卫星数传调度问题求解方法

研究多卫星数传调度技术对提高对地观测系统的综合应用效益具有重要意义。通过分析卫星数传调度问题,建立一种考虑时间窗调整的约束优化模型。利用吱呀轮优化(Squeaky-Wheel Optimization,SWO)的大邻域导向式搜索特点,提出了一种基于SWO的多卫星数传调度算法。该算法可以在短时间内获得优化解。实验结果表明,该算法在时间性、优化度等方面取得满意的结果。

卫星数传调度模型研究

卫星数传调度问题是一个具有多时间窗口、多资源约束的优化问题。针对该问题,建立了卫星数传需求模型、任务模型和调度模型。在建模过程中,采用了框架模型形式,把问题中的主要约束封闭于每个数传任务中,这在降低调度模型复杂度的同时,也降低了调度算法设计难度。还提出了调度算法设计思想,并设计了一基于灵活度的调度算法。仿真表明,所建立的模型及算法对解决卫星数传调度问题是可行的。

考虑随机回放的卫星数传调度问题的一种求解方法

针对考虑随机回放的卫星数传调度问题,从置换空间到调度解空间的映射方法和置换空间的搜索算法两方面进行了研究。提出了一种时间窗优先的置换序列映射算法,并证明该映射算法可以将置换序列映射到调度解空间上的最优解。提出了一种遗传随机搜索算法,基于有记忆功能的随机邻域搜索,在置换空间上搜索产生优化调度的置换序列。仿真计算表明,遗传随机搜索算法可以增强遗传算法的局部搜索能力,在搜索结果上平均获得了2.72%的改进。

基于试探性的卫星数传任务调度算法研究

卫星数传任务调度问题是一个非常复杂的组合优化问题,即如何合理为每个任务分配地面站资源及其服务时间以最大限度满足任务需求的问题。根据卫星数传任务的特点,首先建立了卫星数传任务框架模型,进而提出了任务执行灵活度、执行冲突度等概念,在此基础上提出了一种基于试探性的卫星数传任务调度算法。最后利用AFIT基准数据进行仿真验证,结果表明该算法是可行的。

蚁群算法在卫星数传调度问题中的应用

为求解卫星数传调度问题,将数传任务在调度序列中的可能位置抽象为结点,构造了信息素分布于结点的矩阵解构造图,提出了基于该图的蚁群算法.算法通过随机转移概率决策模型进行结点转移,在算法迭代中利用精英保留策略进行全局信息素更新.仿真结果表明,基于矩阵解构造图的蚁群算法是求解卫星数传调度问题的有效方法,并具有较好的收敛性和鲁棒性.

卫星数传调度问题的速度可控粒子群优化算法

针对卫星数传调度这一类复杂的约束组合优化问题,提出了一种速度方向和尺度可控的粒子群优化求解算法。为克服粒子群算法的早熟问题,该算法引入了速度更新的方向控制规则和尺度控制规则用于增加群体的多样性,并根据两种控制规则,提出了种群粒子的速度迭代策略,实现了算法运行过程中粒子间吸引和排斥过程的动态调整,同时保证了算法的收敛速度。设计了卫星数传调度问题的编码和解码方式,并证明了该编码方式下最优可行解的存在性。通过仿真实例验证了算法的有效性,并分析了算法控制参数对优化结果的影响。

基于解构造图的卫星数传调度ACO算法

针对卫星数传调度问题,建立了基于任务调度关系(弧模式)和基于任务调度位置(结点模式)的解构造图,提出了基于解构造图的卫星数传调度蚁群优化(ant colony optimization,ACO)算法。算法利用伪随机概率转移规则进行路径搜索,通过划分冲突任务集来限制蚁群的搜索邻域。算法根据迭代最优解和至今最优解进行全局信息素更新,并将构造图中的信息素浓度限制在一定范围内。仿真结果表明,文中提出的两种解构造图及ACO算法是正确可行的,基于结点模式解构造图的ACO算法能获得更优的解。

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。

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。

基于不同信息素更新策略的卫星数传调度蚁群优化算法

针对具有时间窗口和数传资源限制卫星数传调度问题,提出了基于解构造图模型的蚁群优化算法。借鉴精英机制,设计了绝对精英策略、相对精英策略、收益精英策略和对等精英策略等四种信息素更新策略。通过对不同规模场景的仿真试验,验证了基于不同信息素更新策略的蚁群算法是求解卫星数传调度问题的有效途径。基于信息素平衡思想的相对精英策略、收益精英策略和对等精英策略相对于绝对精英策略而言,能够避免算法过早陷入局部最优或出现退化行为,在规模较大的场景中能够收敛到比绝对精英策略更优的解。在小规模场景中,相对精英策略和收益精英策略所得解最好,而在大规模场景中对等精英策略所得解最好。

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。

基于信息素评价的卫星数传调度蚁群算法

针对具有严格时间窗口和资源限制的复杂约束卫星数传调度问题,建立了基于蚁群算法的解构造图模型,提出了基于信息素局部评价方法、求和评价方法、相对评价方法的概率决策模型设计了具有信息素全局更新策略的算法流程。仿真表明,基于不同信息素评价方法的蚁群算法能够取得较好效果,信息素相对评价方法在收敛速度和解寻优能力上都好于其他两种方法,而信息素求和评价方法相对较差。

任务调度启发式信息的卫星数传ACO算法应用

针对卫星数传调度问题,建立了任务调度启发式信息体系框架,提出了基于任务开始时间、任务调度收益、任务可用资源灵活度和任务调度冲突度的启发式信息,研究了任务调度启发式信息在卫星数传蚁群优化算法中的应用。针对不同规模场景的仿真结果表明,任务调度启发式信息有助于蚁群算法求解卫星数传调度问题。

基于TOPSIS的卫星数传调度策略评价方法

卫星数传调度策略评价是一类多属性决策问题。对调度策略的选用和提升有重要的理论意义和实际价值。在介绍了卫星数传调度模型和调度策略原理的基础上,构建任务调度实例,获取了调度方案和算法运行的数据。根据所建评价指标体系,应用TOPSIS法综合评价卫星数传调度策略。评价结果表明,STK/Scheduler的五种调度策略的求解能力和适用范围存在较大差异。基于TOPSIS法对卫星数传调度策略进行评价,具有一定的可行性和科学性,能够为调度策略的选择提供参考依据。同时对复杂调度策略的评价有借鉴作用。

卫星数传接收规划模型与算法研究

作为对地观测卫星任务执行的两个重要阶段之一,数传接收的规划任务是一个具有多时间窗口、多优化目标和多资源约束的NP-Hard优化问题。中继星的引入为数据全天候近实时传输提供可能,同时也为数传规划提出新的问题。本文主要完成两项工作:第一,建立风险控制的卫星数传接收规划模型;第二,阐述基于遗传禁忌的模型求解方法,进一步采用分布式并行求解策略,改善了求解算法的收敛速度和鲁棒性。最后,通过STK提供基础仿真数据,验证了本文规划模型和求解算法的有效性。

多目标卫星数传调度蚁群优化算法

卫星数传调度问题具有任务多、资源少、调度约束复杂等特点,为满足多目标优化调度的理论和现实需要,提出了多目标卫星数传调度蚁群优化算法。算法建立了基于任务调度关系的解构造图,提出了用于可行解构造的自适应伪随机概率决策模型,以及基于Pareto解偏离度的全局信息素更新策略。仿真结果表明,算法具有较好的Pareto前沿收敛性,各优化目标都能得到较好的指标评价值,所获得的Pareto解集规模适度,Pareto解的多样性、分布均匀性和散布范围都较好。

一种基于免疫遗传的卫星数传调度方法

目前,我国出现了以组网方式运行的对地观测卫星群.相比以往,其地面观测目标较为集中且观测数据时效性要求更高.然而由于地面站等数传资源十分有限,且地理位置相对集中,这导致了卫星数传冲突加剧;但同时伴随着呈现出反复的周期性特点.研究利用当前数传冲突消解的具体信息可以为卫星重访时的数传调度提供指导,优化卫星数传调度进程.为此,本文应用免疫遗传算法进行解决.免疫遗传算法基于免疫网络理论,引入了免疫记忆机制,能避免遗传算法早熟同时加快算法收敛.通过仿真实验,本文算法具有可行性和有效性.

基于改进蚁群算法的卫星数传调度

卫星数传调度的目标是利用有限的资源合理地安排卫星数传任务。由于卫星数传任务众多而资源有限,且卫星数传受星地可见性条件以及任务、资源等多方面约束,导致调度问题十分复杂。针对卫星数传任务的特点,建立了卫星数传调度问题模型,以最大化的加权调度任务成功率作为调度的优化目标,提出了基于改进蚁群系统的卫星数传调度算法。算法采用任务直接排列的编码方式,以蚁群系统为基础,提出自适应的偏向探索概率,动态地调整蚂蚁探索比率。实验结果表明,该算法有效提高了卫星数传调度任务的加权调度任务成功率。

卫星数传分系统通用地检测试中频接收机设计

为满足卫星数传分系统测试任务需求,提出一种通用性、灵活性强的地检测试中频接收机设计方案.采用软件无线电设计思想,设计基于PXIe总线的模块化平台,通过FPGA进行硬件实现,符合CCSDS标准.经过工程实践,所提出的地检测试中频接收机方案已应用于工程型号,并成功执行各阶段测试工作.

卫星数传通信BPSK调制分析

简述了BPSK调制原理,针对卫星数传系统中BPSK调制关键技术指标进行介绍,叙述了星载工程中BPSK调制技术指标的定义和测试方法,通过公式推导对BPSK调制关键指标进行定量分析,说明影响各指标的主要参数,最后对星载BPSK调制的实现方法进行讨论,为工程实现提供参考作用。