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。     

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.     

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.     

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.     

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HLA的无人机任务推演系统仿真研究

通常的任务控制过程包括任务预规划,任务执行,任务监控和重规划等部分.该文通过分析任务预规划的不足,在任务控制过程中引入了任务推演的概念,并对无人机任务推演的相关概念和内容进行了分析和讨论.同时针对无人机系统多速率时间推进的特点,设计了无人机任务推演系统的系统结构,并基于HLA体系设计和分析了无人机推演系统的仿真互联结构.然后讨论了无人机任务推演系统中的飞行仿真模块的SOM仿真建模.最后基于RTI实现了无人机飞行仿真推演模块与飞行三维可视化模块的互联.     

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.     

无人机作战仿真系统前期设计中的几个问题

侦察/攻击无人机作战仿真系统旨在构建一个基于HLA的仿真平台,在给定的作战想定下,对侦察/攻击无人机执行作战任务的整个流程进行仿真推演,对侦察/攻击无人机的作战效能作出评价,为侦察/攻击无人机武器系统的作战使用研究提供研讨环境.侦察/攻击无人机作战仿真系统搞好前期的顶层设计至关重要,针对系统前期设计中的任务定位问题和成员规划问题作了深入探讨.针对侦察攻击无人机仿真系统的特点,提出了以PAC实体行为模型作为仿真引擎的核心技术,以基于组件的开发方法(CBD方法)作为仿真成员设计的基本方法,并对仿真系统的组件接口进行了详细的分析设计,为侦察/攻击无人机作战仿真系统的后续设计奠定了坚实的基础.     

STK/Scheduler在卫星数传调度中的应用研究

卫星数传调度问题是一类复杂的组合优化问题,即如何为卫星数传任务分配地面资源的问题,它是当前航天领域需要重点研究的问题之一.STK/Scheduler模块是STK工具包中的调度模块,对外提供了二次开发功能.针对卫星数传调度问题,研究了STK/Scheduler模块在该问题中的应用.首先在分析问题的基础上建立了卫星数传任务模型和调度模型,然后对基于STK/Scheduler的卫星数传调度系统进行了设计.最后利用AFIT基准数据进行了验证,结果表明在卫星数传任务规模不太大的情况下,TK/Scheduler为卫星数传调度问题的求解提供了一条捷径.     

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.     

光学侦察卫星任务时效性评估研究

卫星任务时效性直接影响卫星的任务效益,针对光学侦察卫星任务流程,详细分析任务相关环节并建立了数学模型;从时间链上对侦察卫星姿态调节时间、过境时间、数据下传时间三个任务环节进行了仿真计算,并比较了多颗卫星对具体观测任务的相关时效差异以及相关影响因素,有效反映了侦察卫星任务效能,为光学侦察卫星任务时效性分析及效能评估提供了依据,对卫星观测任务方案时间任务效能分析预评估有重要的应用价值。     

基于启发式遗传算法的时分星间网络拓扑优化设计

针对北斗导航系统对星间网络的测量与数传业务需求,提出一种基于启发式遗传算法的网络拓扑优化设计方法,首先通过理论分析制定了拓扑规划的基本原则,给出一个能满足大部分需求的拓扑框架,以此作为初值,利用遗传算法对拓扑进行了优化,在路由规划中采用了分时以最短时延为原则的路由算法,最后,对星间网络测量指标进行了统计分析,以星间数据传输和星星地数据下传作为星间网络数据传输的典型工况,对星间网络拓扑路由规划的结果进行了逻辑仿真验证,仿真结果表明,该网络拓扑规划能满足导航星座常规业务的基本测量与数传需求,为解决导航星座星间网络的复杂运行管理提供了一种解决问题的思路。     

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。     

InSAR双星编队测绘卫星任务规划方法研究

针对双星编队干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)测绘任务的特点,考虑双星编队卫星平台的约束条件,采用多目标优化和基于优先级的遗传优化算法,实现了双星编队任务规划的各个关键步骤的设计,并对测绘任务进行了系统仿真,求取了测绘任务规划结果,最终获得了任务规划的最优解。经过与贪婪优化算法仿真结果对比分析,采用的基于优先级的遗传优化任务调度算法在双星编队卫星测绘任务优化问题求解方法方面具备明显的优势,卫星系统资源分配效能达到最优,对卫星资源的合理分配起到了关键作用。     

基于蚁群算法的导航卫星功率增强任务规划

为保障战时区域的导航信号稳定,需要卫星对地面区域进行功率增强,对大规模功率增强任务进行规划能够保障增强效果。本文针对导航卫星功率增强任务规划问题,分析星地可见性以及相邻任务的时间窗口冲突等问题,构建功率增强任务规划模型,选用基于蚁群系统和最大最小蚂蚁系统的自适应蚁群算法,并引入任务收益参数来改进设计算法的寻优策略,在加快算法收敛速度的同时避免陷入局部最优解。实验结果表明,本文的改进蚁群算法对大规模功率增强任务具有很好的规划效果。     

卫星任务规划可视化仿真系统设计与实现

解决卫星任务规划方案正确性、可靠性问题的有效途径是建立可视化仿真分析环境,研究多星多地面站任务规划问题,设计了成像需求约束图模型,利用任务规划调度算法进行优化分析生成最优解决方案,同时研究利用基于MapX的地理信息系统功能,设计实现了卫星任务规划可视化仿真系统,实现了二维视景仿真、方案动作仿真以及可视化决策支持等功能.该系统为卫星任务规划的可视化决策、可视化仿真提供了基础,确保了其正确、可靠性.     

基于图像识别技术的输电线路智能监控系统应用

针对持续多发的输电线路外力破坏事件,人工巡视以及传统监控设备并不能及时有效发现事故隐患,因此提出基于图像识别技术的输电线路智能监控系统.该系统应用卷积神经网络的深度学习算法训练模型,可以智能识别出输电线路现场的安全隐患.建立起前端采集图像,数据无线传输,后台识别分析,隐患定向推送的智能监控新模式.在佛山地区应用实践中,该系统实现了对输电线路现场的24小时实时监控预警,提高了对外力破坏隐患的监管能力,有效预防了大型施工机械所致的线路跳闸事故.     

一类复杂生产调度问题的基于符号演绎的调度方法

针对带有时问不确定件的复杂生产过程调度问题,提出一种基于符号演绎的调度方法.首先将时间的不确定性信息看作符号型数据,并提出一种用于处理这些符号型数据的基于不确定区间的符号演绎方法;然后将此符号演绎方法与遗传算法相结合,提出一种预排调度计划与实时调度规则相结合的调度方法来求解上述复杂生产调度问题.实验表明,将基于符号演绎的调度方法用于求解带有时间不确定性的复杂生产过程调度问题,能够取得较好的调度效果.