多类扰动下电子侦察卫星动态调度问题研究

针对电子侦察卫星在执行初始侦察计划过程中各种扰动发生的情况,分析研究各类扰动的特点,建立资源和任务之间的优先映射关系,引入扰动测度来度量动态调度规划结果与原规划结果之间的变化程度;以最大化完成任务优先级之和,以及扰动发生后对原始计划调整最小为目标,建立了具有两级优化目标的动态约束满足模型,提出动态调度的启发式信息计算方法及基于启发式信息的动态调度方法,通过实例仿真,表明该扰动测度和链式效应影响计算方法,以及模型和算法的可行性,对解决实际问题具有一定理论意义和现实意义。     

基于GA的电子侦察卫星任务规划问题研究

电子侦察卫星是现代战争中获取电子情报的重要手段,在快速作战决策方面具有独特的作用.电子侦察卫星任务规划问题是一类重要的任务规划问题,涉及各种复杂的约束条件.首先通过对电子侦察卫星工作原理的分析提出了基本假设和预处理的基本方法,并建立了CSP模型,然后采用遗传算法(GA)对模型进行求解.算法针对电子侦察卫星任务规划的特点设计了符号型编码以及相应的OBC交叉算子及多点交换变异算子.最后采用所设计的遗传算法和简单贪婪算法分别对不同规模的问题进行了求解,实验结果表明算法有效地解决了针对固定目标的电子卫星侦察任务规划问题.     

考虑邻域结构动态调整的多星应急调度算法

实际应用中的卫星调度方案往往受到外界因素的影响,例如电磁干扰、卫星失效、云层遮挡以及新任务的动态到达等,需要在短时间内对原始调度方案进行调整并生成新的调度方案,以保证卫星系统的稳定性.对此,考虑新任务到达情况下的卫星应急调度,建立多星协同应急调度的整数规划模型,并提出一种基于动态邻域结构的卫星应急调度算法(satellite emergency scheduling algorithm based on dynamic neighborhood, SESA-DN).设计多种类型的邻域结构以及动态的邻域选择策略,能够根据任务完成情况进行有效反馈,通过对应急任务的插入与替换生成卫星应急调度方案;同时,构建多星应急调度场景,通过大量仿真实验将SESA-DN算法与多种对比算法进行比较.实验结果表明, SESA-DN算法的稳定性优于对比算法,对于多星协同动态调度问题具有很好的适用性.     

采用组合优化策略的电子侦察卫星规划方法

对电子侦察卫星任务规划问题进行了分析,建立了问题的多目标规划模型;设计了一种基于带后优化过程MOEO(Multi-objective Extremal Optimization)的多目标规划算法对模型进行求解,该算法包含MOEO主算法过程和基于禁忌搜索(TS)的后优化过程两部分:MOEO主算法中采用插入变异、模式变异及删除变异等算子对解空间进行搜索,基于Pareto最优概念的解排序确保了解在多个目标上的有效优化,精英策略避免了丢失进化过程中产生的非劣解;TS后优化过程中提出了多种邻域结构,使用各种邻域算子或算子的组合,对主算法Pareto最优解进一步优化,以得到更好的解。最后给出了仿真实例证明本文模型及算法对解决电子侦察卫星任务规划问题的有效性。     

面向区域普查的电子侦察卫星任务调度

针对电子侦察卫星区域普查问题(ERSACP)的特点,建立了区域网格空间,提出基于时间、空间、侦察模式匹配的候选侦察活动构造方法;给出了期望侦察效用的概念,建立了问题的多目标规划模型;提出一种嵌入对位学习机制的多目标进化算法(OLMOEA)对其进行求解,同时设计了基于时间可行性判定的初始可行解对位构造算法.仿真实例表明本文模型及算法能够有效解决电子侦察卫星区域普查问题并且性能良好.     

面向区域的电子侦察卫星规划系统设计与实现

电子侦察卫星对区域目标的覆盖侦察在反恐及海上搜救等领域发挥着极其重要的作用。针对电子侦察卫星区域覆盖探测需求,综合考虑各种星地资源使用约束,提出了一种面向区域覆盖的电子侦察卫星多目标规划方法,并设计实现了相应的规划仿真系统。对问题建模进行了深入分析,设计了系统的组成结构及运行流程,并详细介绍了各功能模块中的关键技术,包括基于多目标进化机制的侦察序列求解算法和基于并行车间调度模型的数传序列求解算法。最后给出了一个应用实例及仿真规划结果,从侦察规划和数传规划两方面验证了系统的有效性与适应性。该系统的运行效果已在实际项目中得到检验。     

多维动态规划在对地观测卫星调度中的应用

对地观测卫星调度问题是指如何利用有限卫星资源,在时间、空间等多约束条件下提高对地观测任务执行效率,是一个多约束条件下的目标满足问题.多维动态规划是针对多维约束任务将有限资源进行合理分配、高效调度的有效方法.它以缩短任务完成时间为目标,通过先求解一系列子问题,再处理子问题间关系求得问题最终解,避免了计算的复杂性,又满足了时效性要求.针对卫星对地观测任务约束变量多的特点,将多维动态规划应用到对地观测卫星调度问题中,是解决该问题在时效性要求条件下的有效方法,其可行性通过想定任务在文章中得到证明.     

最小化全局完成时间的成像卫星任务规划算法

成像侦察卫星任务规划问题是一类典型多约束组合优化问题.最小化全局完成时间是任务规划领域时效性要求较高情况下的一种优化目标.提出一种整合整数规划与约束规划方法,在最小化任务规划方案全局完成时间的目标下,求解成像侦察卫星任务规划问题的组合算法.该算法通过应用Benders分解将原约束整数规划模型划分为主问题与子问题两部分,采用软件MOSEK与GECODE对主、子问题分别求解.根据子问题求解结果生成剪枝约束,返回主问题迭代,直到获得优化解.算法有效性通过仿真实验进行了检验并取得预期效果.     

侦察卫星探测资源调度研究

侦察卫星探测资源调度是一类基于约束满足的优化问题。对卫星探测资源和探测任务的特点进行分析,在此基础上构建卫星探测资源调度的目标函数和约束条件,利用约束满足问题的建模思想对该调度问题进行建模。针对约束满足模型规模大、求解复杂的情况,结合卫星探测资源调度问题的特征,提出一种基于启发式禁忌搜索算法的模型求解方法,并通过仿真算例进行说明与分析。该调度模型和算法充分考虑了星载资源与对应任务的特点,尽量回避假设与简化条件的提出,具有较好的适用性,将为侦察与预警卫星网络任务规划与资源调度的研究奠定基础。     

基于层级任务网络的卫星自主规划模型与算法

针对面向任务的卫星操作计划自动生成(即卫星的自主规划)问题，采用层级任务网络规划的任务分解思想，在分析卫星系统结构的基础上，建立了光学成像侦察卫星的规划模型，定义了2种常规任务的任务分解方法。根据模型的特点，开发了一个基于任务分解方法的导引式求解算法。通过一个实例进行了验证，结果表明模型和算法能有效解决卫星的自主规划问题。