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%.

航天测控网调度的混合构造启发式算法

针对航天测控网调度问题,提出一种基于混合启发式的解构造算法。与其他构造启发式算法不同的是,本启发式算法充分利用了我国航天测控网调度需求的特点,包括优先级、任务之间时间间隔要求和一个需求包括多个相同任务要求等,综合考虑了任务局部和需求全局,融合最大可用窗口价值规则和最早可用窗口集规则。其优势在于通过动态选择构造启发式规则来提高求解质量。最后,通过仿真实验分析比较,该算法可以在不明显增加计算时间的基础上得到更高的初始解质量。

面向复杂关联测控需求的冲突规避调度算法

对卫星测控资源调度问题的现状进行了分析,根据现有场景、需求和任务建立了目标约束满足模型。在系统阐述测控资源、可见弧段、任务需求的基础上,考虑到测控任务需求间复杂的相互关联关系,提出了一种基于任务冲突规避的测控资源调度算法。相比其他传统方法,该算法考虑了全局任务对资源的需求和任务间复杂的关联性,引入了可行解接受度函数,避免了传统启发式算法过分贪婪的缺点。实验结果表明,该算法应用于大规模测控任务资源调度时,能有效提高任务调度的成功率。

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。

多星测控调度效能评价指标体系研究

分析了建立多星测控调度问题评价指标体系的工程需求.从测控网管理方的角度,定义了反映测控系统服务能力、利用效率和资源配置合理性的指标;针对航天器拥有方的需求,建立了反映接受测控服务情况和反映航天任务满足程度的指标.通过两大部分指标构建了多星测控调度问题的指标体系.通过算例说明了利用该指标体系进行多星测控系统效能分析的可行性.