灵巧卫星任务规划模型及算法

为深入研究灵巧卫星观测调度问题,在分析灵巧卫星观测特点和操作约束的基础上,建立了多星环境下的灵巧卫星任务规划模型。提出智能优化和约束检查相分离的灵巧卫星任务规划算法,该算法基于学习型蚁群算法进行任务指派,采用人机交互方法实现活动调度,使用标签方式实现增量式约束检查。通过实验结果表明了该方法的有效性。

基于蚁群算法的灵巧卫星调度

灵巧卫星的出现将极大程度增加卫星对给定地面目标实施观测的可选方式和灵活度,使得灵巧卫星调度问题的高度组合特征更加突出,大大增加了卫星调度问题的复杂性和解搜索的寻优难度。分析了灵巧卫星调度问题的约束条件,建立了灵巧卫星调度的约束满足模型。提出了求解灵巧卫星调度方法的蚁群算法,对算法的状态转移规则、信息素更新规则以及安排观测窗口的规则做了详细描述;并提出了任务路径处理流程,以此产生调度方案,评价路径优劣,反馈给蚂蚁路径搜索阶段。通过实例计算,展现了灵巧卫星强大的观测能力以及方法的有效性。

基于贪婪策略的灵巧卫星启发式任务规划算法

灵巧卫星具有姿态机动能力强、卫星载荷动作使用灵活的特点,使得灵巧卫星任务规划难度显著增加。针对任务规划高时效性要求,基于贪婪思想,建立了目标选择、成像时间选择、前瞻处理等贪婪规则,并将卫星使用约束抽象为规划规则,设计了灵巧卫星启发式任务规划算法。该算法能针对灵巧卫星不同工作模式,综合考虑成像目标序列、卫星动作序列与数据传输序列进行优化决策,快速生成卫星任务规划方案。仿真结果表明,该算法可以有效解决灵巧卫星任务规划问题。

基于运动学模型的灵巧成像卫星观测摆角算法

针对灵巧成像卫星对地面目标观测摆角的计算问题,考虑地球自转和卫星在轨运动等约束,利用空间坐标变换建立了基于椭球体的空间运动学模型。在此模型的基础上,给出了任意时刻卫星对目标观测摆角的计算方法。仿真结果验证了方法的正确性。任意时刻观测摆角的获取为灵巧成像卫星任务调度提供支持。