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。     

电子侦察卫星动态调度问题的快速启发式算法

卫星电子侦察中针对动态突发事件重新制定侦察计划是侦察任务规划所要解决的基本问题.分析导致动态调度的扰动因素,把不同扰动下的动态调度问题归结为一类复杂约束下的任务插入问题.建立混合整数规划模型,提出快速启发式任务插入算法(含三个基本算法--直接插入任务算法、移位插入任务算法和替换插入任务算法);基于初始调度方案的优良特性,极大降低动态调度复杂性.仿真实验表明:该算法能有效解决电子侦察卫星动态调度问题.     

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。     

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.     

面向深空探测任务的实数遗传编码多星任务规划算法

针对面向深空探测任务的多星任务规划问题,综合考虑卫星对目标时间窗口、卫星姿态机动以及工作能耗等约束条件,建立了面向深空探测任务的多星任务规划问题模型,针对常规01编码在进行大规模卫星任务规划时,存在的编码长度过长等问题,提出了一种基于实数编码方式的遗传算法,以求解面向深空探测的多星任务规划问题.该算法采用了一种以目标为染色体的实数编码方式,相比传统的以时间窗口为染色体的01编码方式,缩短了染色体长度,可有效提高算法的求解效率.通过仿真算例分析,验证了基于实数编码的遗传算法对求解多星任务规划问题的正确性、合理性和有效性,并将其与基于传统01编码方式的遗传算法进行对比分析,其结果表明基于实数编码方式的遗传算法在寻优能力和计算速度上具有明显优势,这为求解面向深空探测任务的多星任务规划问题提供了一种新的思路和方法.     

星地一体成像侦察任务规划组合求解方法

成像侦察任务流的航天资源任务规划问题是将有限的航天资源分配给需要侦察的不同目标,最大化满足任务需求.采取了星地一体任务规划思路进行问题建模与求解.提出星地一体虚拟资源聚合模型和算法,并在此基础上,给出了星地一体的虚拟资源冲突检测与消解方法,提出了星地一体任务规划模型的模型分解与组合求解方法,针对分解后的主问题模型给出了一种适应可变冲突约束的遗传算法;针对子问题模型给出了一种基于时间序列排序的任务调度方法,并对上述两种算法进行了设计与实现;最后,结合试验案例进行验证.     

基于混合算法的航天器轨道规划方法

空间在轨服务过程中,当目标航天器周围有若干小卫星环绕时,服务航天器要避开小卫星的安全范围,与目标航天器成功交会并进行在轨服务,航天器的机动轨道规划是其重要前提;在路径规划中,遗传算法应用广泛,但是求解实际问题的时间容易受到染色体基因等算子数目的影响,求解效率未得到保证;提出了一种混合遗传算法,将遗传算法全局搜索能力和模拟退火算法较强的局部搜索能力进行整合,以服务航天器机动轨道的路径安全、任务时间、燃料消耗、总路程等为约束条件,并对算子进行特殊设计,规划出最优机动轨道路径;通过场景假设和仿真实验证明,该混合遗传算法能够规划出符合约束条件的最优机动轨道路径,并且极大地提高了求解效率。     

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。     

基于RGI的浮空器任务规划问题研究

侦察任务规划是浮空器军事应用中的重要问题,对于最大化满足侦察任务需求、提高浮空器资源利用率具有重要作用。针对浮空器侦察系统的任务规划问题,考虑任务需求约束、载荷约束等条件下,构建了浮空器连续侦察监视的混合整数规划模型,并采用贪婪随机插入(RGI)算法对模型进行了求解。该算法结合了贪婪算法和模拟退火算法的设计思想,既保留了一定贪婪特征又提高了跳出局部最优解的能力。最后通过一个多浮空器多目标的仿真实例验证了算法的有效性。     

基于贪婪算法成像侦察卫星调度方法研究

成像侦察卫星的调度问题需要考虑大量互相联系的约束条件,实现全面调度的难度比较大,特别是在作战的情况下,很难满足快速战略决策的要求,而且各种干扰因素将会对卫星的状态产生影响,需要优越的初始调度方案作为基础.针对以上提出的实际问题,首先对成像侦查卫星约束条件进行分析,在简单假设的基础上对问题进行描述,建立卫星调度的约束模型,基于贪婪算法原理,通过软件实现调度模型求解,得到成像侦查卫星的快速调度方案,为卫星任务状态变化的二次调度和满足快速战略决策提供比较令人满意的调度基础解.     

基于STK的侦察卫星预警系统设计与仿真

侦察卫星可以全方位全天候的对全球进行侦察,对侦察卫星的预警是有必要的.文中首先基于Access数据库建立了侦察卫星数据库,主要针对光学成像卫星、雷达成像卫星以及电子侦察卫星三类;通过STK(卫星工具包)的STK/Connect模块实现了侦察卫星数据库与STK的连接,基于STK平台实时的显示了侦察卫星的在轨运行以及对地覆盖情况.文中通过VC来生成系统界面,首先通过界面来操作数据库信息,然后把卫星载入到STK平台,通过界面设定仿真时间,设定特定区域,仿真设定的时间段内卫星的运行及对区域的访问情形,通过STK的报告生成功能可生成卫星在此时间段内对区域的访问报告,根据报告可对访问该区域的侦察卫星进行预警.     

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。     

双层探测卫星网络半分布式资源调度方法

对具有高轨和低轨双层星座的探测卫星网络资源调度问题进行研究,提出一种半分布式调度方法.给出一种基于高轨星覆盖域的低轨星分群算法,在此基础上建立半分布式资源管理机制与对应的资源调度问题多主体求解框架.设计了群间分布协商策略--基于改进合同网的两级协商策略和群内集中调度方法--粒子群调度算法.实验结果表明,同完全分布式和集中式算法相比,该方法具有更优的求解性能和处理动态任务的能力.     

基于分布式SAR系统的侦察卫星目标定位技术

为解决侦察卫星被动目标定位跟踪精准性不达标的问题,提出基于分布式SAR系统的侦察卫星目标定位应用算法。借助侦查调节模块,估量卫星目标相位累加器实际处置权限,调度SAR型存储模块与D/A分布模块间的定位应用关系,搭建基于分布式SAR系统的卫星定位执行结构。在此基础上,选择理想型号的定位传感器,通过定位坐标转换的方式,连接定位所需的通讯传输协议,实现侦察卫星的目标自定位处理。联合分布式定位原理,在测算卫星目标侦查角度的同时,完成目标定位信息的接收与转存,实现侦察卫星目标定位算法的应用。对比实验结果表明,与DDS算法行为相比,应用新型定位技术后,LCT指标、LOC指标数值均超过60%,抑制侦察卫星被动目标失精准定位跟踪行为的出现。     

基于多边形距离的卫星对地时间窗口快速计算方法

随着近地轨道上的卫星数量急剧上升、卫星之间通过组网以星座的方式协同工作,增加了对地监测的能力。“星链”是近年来低轨巨型星座的典范,“星链”星座卫星轨道高度低,周期短,重访率高；卫星携带传感器后对地球表面形成探测区域,星座不同卫星能够同时对重点区域实现多重覆盖,可对全球主要地区完成24小时不间断侦察监视。将建模计算得到的覆盖区域和目标区域在二维平面表示为多边形(星下点表示为平面内一点),可以把卫星对目标区域覆盖时间窗口计算问题转化为图形之间的几何关系判断问题。同时,针对固定步长耗时较长的问题,根据多边形之间的距离设计了求解时间窗口的快速计算方法。依据平面内多边形预测距离的变化率动态设置步长,一天内参与覆盖边界计算、与目标区域相交判断的采样点数目由86500个减少为457个,相比于固定步长方法效率提升约99.5%。     

一种求解两级车辆路径问题的Memetic 算法

两级车辆路径问题是指物资必须先由中心仓库配送至中转站(第1级),再由中转站配送至客户(第2级)的一种车辆路径问题。针对该NP难问题提出一种Memetic算法通过自底向上的方式进行求解。首先利用改进的最优切割算法MDVRP-Split将客户合理分配至中转站;然后采用局部搜索解决第1级问题,交叉产生的精英个体通过局部搜索改进。标准算例的测试结果表明,所提出算法更注重求解质量与求解效率的平衡,性能优于其他现有的两种算法。     

基于PKI的网络传输中电子印章的研究

针对电子公文传输中的安全问题．本文提出了一种电子印章的解决方案。该方案依据PKI的应用原理，采用PKI／CA的加密解密技术，建立了基于PKI的电子印章系统。经过运行．该方案有效的保证电子公文传输中的安全，实现了电子印章在应用中的唯一性、完整性和不可否认性的安全特征。