基于约束满足的卫星地面站资源优化分配问题研究

卫星地面站资源优化分配问题是在给定的时间内,对卫星需要执行的任务分配地面站及执行时间,以便卫星能最大限度地完成任务。该文对该问题建立了CSP模型,并采用ILOGSolver对该模型进行求解。文中最后给出了一个应用实例,并比较了几种不同搜索算法和搜索策略的执行效率。

基于约束满足的多卫星调度模型研究

卫星调度是空间资源管理的一项重要内容,其本身也是一类复杂的资源分配问题。约束满足技术是求解复杂资源分配问题(constraintsatisfactionproblem,CSP)的有效方法。在约束满足问题的理论基础上,首先分析了多卫星调度问题的约束条件(包括任务约束、关联约束和互斥约束);建立了多卫星调度问题的模型;最后,以地球资源观测卫星为对象,给出了示例。

卫星任务调度问题的约束规划模型

卫星任务规划与调度是空间资源管理的重要内容之一,其目的在于为卫星系统的任务计划编制提供科学合理的决策手段与依据。卫星任务调度问题的重要特点在于,调度任务存在可见时间窗口约束。只有在可见时间窗口内,调度任务才可能执行并完成。在进行合理假设的基础上,建立卫星任务调度问题的约束规划模型。对基本禁忌搜索算法进行改进,提出了模型求解的变邻域禁忌搜索算法。应用结果表明,约束规划模型的建立与求解是合理的。

面向应急成像观测任务的多星协同调度方法

针对应急条件下的成像观测任务,设计了多星协同调度框架,将多星协同调度问题分解为任务排序主问题和资源匹配子问题。分析了多星协同调度中的主要约束条件,以任务收益为优化目标构建问题的约束满足模型,并应用改进粒子群优化算法进行求解。详细介绍了算法中的编码、解码、移动、变异等操作,给出算法时间复杂度的计算公式。通过仿真实验,对算法的有效性进行了验证。

多星侦察移动目标:一种基于潜在区域的求解策略

针对面向移动目标侦察的多星联合调度,提出了一种新颖的求解策略:将移动目标问题转变为区域目标问题,即在多星联合侦察的框架内利用电子侦察引导信息构建移动目标的潜在区域,基于约束满足问题(CSP)描述方法以最大覆盖率为目标建立了面向潜在区域目标的多星联合调度模型,并提出了相应的禁忌搜索算法。通过基于潜在区域的求解策略,可以优化星载遥感器的侦察方案,指导移动目标侦察任务的执行。

改进差分进化算法求解多成像卫星调度问题

针对多成像卫星联合调度规划建模难度大和求解复杂度高等问题,通过分析成像卫星的成像过程和工作原理,将成像卫星调度过程分为调度预处理、任务规划和调度优化3个阶段。在调度规划过程中,建立了多星联合调度约束满足最优化模型,采用启发式算法思想,定义了个体适应度评估函数,设计了任务冲突消解方法,提出了一种改进的差分进化算法。在此基础上,采用一些确定性规则对调度规划方案可行解进行了评估和二次优化。结果表明:提出的成像卫星调度问题求解方法能够有效地分配卫星资源,生成优化的调度方案。设计结果也能够为卫星系统最优化设计和效能评估提供必要的决策支持。

基于MCO算法的应答式标校卫星资源调度研究

为了对标校卫星资源进行合理的分配,提出了基于MCO算法的应答式标校卫星资源调度方法。在分析标校卫星资源调度问题特点的基础上,建立了资源调度问题的CSP数学模型,并利用MCO算法进行了仿真试验,验证了方法的可行性。

最小数据丢失量的地月中继卫星任务调度研究

月球背面的探测器必须依靠地月中继卫星进行数据传输与通信。地月中继任务包括实时性任务和延迟容忍类任务,如数传任务。当探测器等待传输的数据量超出用户存储容量时,延迟容忍类任务会由于探测器本地存储资源不足和地月中继卫星天线资源受限而无法完成,导致任务数据丢失,所以需要设计一种合理的地月中继任务调度策略,提高地月中继卫星的资源利用率,减少数据的丢失。对地月中继卫星任务调度进行了研究,在分析地月中继卫星数传任务的特点及用户的存储限制的基础上,以最小化数据丢失量为优化目标,建立了地月中继卫星任务调度模型,并设计了一种基于离散烟花算法(DFWA)的地月中继卫星任务调度算法。仿真数据分析表明,基于离散烟花算法的地月中继卫星任务调度算法在求解结果上优于遗传算法,是一种合理、有效的调度方法。

基于约束满足求解思路的卫星接收任务调度

针对地面站接收资源的组织和工作方式建立了一个资源配置图,在资源配置图的基础上进一步建立调度问题解空间的数学模型。在研究了一类约束满足问题之后,提出一种基于资源配置图的局部搜索解空间的多站多星接收任务调度算法,并分析了算法时间性能。

基于约束规划求解批量计划问题研究与应用

研究了考虑提前期、调整时间和多资源约束的多级批量计划问题。加工项目对不同资源的消耗可分布在提前期内的不同周期中,改善了多级有能力约束批量计划问题(Multi—level Capacitated Lot—sizing Problem, MLCLSP)中工序多、制造周期长的项目其理论上能力消耗的时间分布与实际情况存在偏差的状况。并设计了基于约束规划的禁忌搜索算法框架,该算法基于ILOG Solver约束规划组件并用C++实现。仿真结果证明该算法是有效的。

灵活准则地面测控资源约束满足模型研究

针对地面测控资源调度中复杂约束难以描述的问题,对地面测控资源及用户需求进行详细分析。将任务分解为阶段性的需求集合,用一种时序性约束描述各类需求间的逻辑关系,给出包括设备匹配约束、时间窗口约束、地面站冲突约束、卫星竞争约束、时序逻辑约束、星载可再生资源约束六类约束的表示方法。针对不同用户从资源利用,任务完成等角度提出的需求偏好,设计了任务优先级,任务集中以及设备均衡三类原则,并进行仿真验证。初步实现了地面测控资源调度的复杂约束建模,为灵活需求偏好提供了一种设计思路。

基于滚动优化策略的成像侦察卫星应急调度方法

针对成像侦察卫星应急调度问题进行研究,在分析主要约束条件的基础上,构建了多星调度问题的约束满足模型.根据应急任务具有独立到达时刻与执行截止期需求的特点,提出了基于滚动优化策略的调度算法.该策略采用周期驱动与事件驱动相结合的混合驱动模式,可将调度过程划分为一系列静态的调度区间.通过优化各区间内任务的规划方案,实现应急任务的动态调度.在问题求解过程中,将滚动优化策略与启发式算法结合,形成了三种应急调度算法.最后通过仿真实验,对不同算法的调度效果进行对比,验证了滚动优化策略的有效性.

卫星任务调度统一化建模与多策略协同求解方法

针对卫星任务调度"一星一系统"、测运控分离的现状,以卫星执行任务产生的星上独立事件和星地协同事件作为调度对象,以事件可执行时机作为调度资源,建立卫星任务调度统一化约束满足模型,将传统运控任务调度与测控任务调度纳入统一的建模方法.为保障模型的通用性和适应性,设计包含构造启发式、智能优化和针对性算法改进的多策略协同求解方法,搭建卫星任务调度算法与调度模型松耦合、模块化的系统架构.实验测试表明,所提出方法能够弥补传统模型在敏捷遥感卫星任务调度和高轨卫星测控调度场景下的局限性,在Benchmark问题和实际应用场景中均表现出良好的适用性和优化效果.