一种确定性星座对地覆盖计算方法

为提高星地覆盖计算精度和效率,研究了星座对地覆盖问题.首先,分析了星座对地覆盖几何特性,着重研究了基于Delaunay三角网和Voronoi图的星座空间几何构形划分方法;其次,通过定义卫星的所属覆盖区域,将星座对地覆盖问题简化为单星覆盖问题.并在此基础上提出了星座对任意类型地面目标覆盖能力的精确、快速计算方法;最后,比较不同覆盖目标下,所提出的方法和经典的网格点划分方法的计算精度和计算效率.实验结果表明,所提出方法具有正确性和高效性,且该方法可以有效应用于卫星星座优化设计和性能分析中.     

卫星星座优化与仿真平台设计与实现

卫星星座的优化设计问题是航天领域的一个研究重点,介绍自主研发的卫星星座优化与仿真平台的系统构架和主要功能.该平台主要包括4个子系统,能够实现卫星星座的信息管理、计算、优化、覆盖分析和可视化仿真等功能.本平台的特色在于使用多种演化算法和多目标优化算法对卫星星座的配置方案进行优化,得到最佳方案,如可以提供灾难应急时卫星机动变轨的最佳方案和仿真过程,从而辅助相关部门及时制定应急措施.并通过与有关文献中的对比计算,证明此系统的正确性和有效性.     

一种计算星座区域覆盖率的高效抽样网格点法

计算星座区域覆盖率的传统网格点法耗时长、计算效率低.基于抽样理论,提出了一种基于抽样的网格点仿真方法,并给出了两种不同类型精度要求下覆盖率计算的方法.同时,提出了误差估计方法,可以定量地根据置信度以及精度需求去调整网格大小,合理地控制误差与计算时间,避免了盲目调整导致的资源浪费.最后进行了仿真实验.实验结果表明,把抽样方法应用于网格点法之中是可行的也是有效的.而且,通过与传统的网格点计算方法相比,在不降低计算精度的前提下,抽样网格点法的计算效率可提高81倍,显著改善了区域覆盖的计算效率.     

双脉冲卫星交汇算法研究

针对双脉冲卫星交汇问题,首先建立了双脉冲交汇模型,提出优化的目标函数,然后分别采用二种算法,比较了确定性方法和非确定性方法的优劣,得出结论：演化算法容易实现,结果比较精确,但是效率太低,运算开销大,适用于解决一些复杂的大型运算;SQP方法结果精确,效率较高,但是却有初始点敏感问题,可能陷入局部最优,适用于解决一些小型计算问题。     

求解球面点分布问题一种新型的遗传算法

如何将N个点均匀分布在单位球面上的问题,具有许多不同的求解目标.本文主要针对物理学家Thomson在研究核电子的平衡时提出的将N个点分布在三维单位球面上,满足某种形式的α-能量最低的分布问题.球面点分布问题具有维数高,计算量大,求解困难等特点.目前国际上针对该问题的求解主要采用物理模拟,数学论证等方法,它们都只针对该问题α=0,α=±1的特定情况适用,而且求解精度有限.本文设计了一种基于拟物算子的新型遗传算法来求解MinE(α,ωN)问题.它极大地改进了搜索空间,能精确地求解球面点数小于等于100时包括素数点数的最优分布问题.     

简化三维地形中爬行路径的设计

首先对问题进行了简化，重点把地形中地物的形状简化成包围其边界的凸多边形包围盒，并且提出了简化问题的基于局部贪心的规划方法，实验结果证明，该方法命中最优路径的可能性较高，具有一定的应用价值。     

利用改进的郭涛算法求解函数优化问题

对郭涛算法做了两点改进:一是引入演化策略中的高斯变异算子,二是引入自适应搜索子空间。高斯变异算子对群体作正态分布微调,防止早熟;自适应搜索子空间使得群体在演化至接近全局最优解时能自动缩小搜索范围,从而达到加速收敛的目的。数值试验表明:新算法正确高效,求解精度高;指出并更正了文献中的两处错误,所用测试函数全局最小值均刷新了文献中记载的最好结果。     

LOD模型生成算法研究

细节层次模型(LOD)是指对同一个场景或场景中的物体,使用具有不同细节的方法得到一组模型,供绘制时使用.建立LOD模型能很有效地降低数据量和复杂度,实现三维场景的实时处理.文中通过对LOD模型生成算法进行分析,研究了基于点删除算法的多分辨率模型生成方法、递进网格的简化算法、基于二次误差度量的几何简化算法等三种算法的实现步骤和误差计算方法.为以后在地形可视化、虚拟现实等领域的应用提供了理论依据.     

Walker星座区域覆盖理论分析

针对Walker星座对纬度带目标或者全球目标的持续性覆盖问题,提出一组判定定理,得到一套求解该问题的方法。利用Walker自身的对称性得到需要进行覆盖分析的最小时段;利用卫星星下点轨迹的拓扑关系得到其对地球表面的一个划分,得到需要分析的最小区域;利用覆盖带方法求得对需要分析区域的覆盖的必要条件和充分条件;得到一个关于连续性单重覆盖和N重覆盖的充要条件。数值仿真结果表明,该套方法计算结果精确,计算效率较高。     

卫星对区域目标的时间窗口快速计算方法

为了提高卫星对区域目标时间窗口的计算效率,并兼顾结果的精确性,提出一种基于迭代修正的时间窗口计算方法.利用问题特性将卫星对区域的时间窗口计算化为对区域每条边界的时间窗口计算,首先在不考虑地球自转下得到每条边界的时间窗口,然后根据地球自转特征对计算结果进行迭代修正,最后对所有的边界的时间窗口进行综合得到区域目标时间窗口.该算法充分利用卫星轨道的基本特性,实现了对区域目标时间窗口的快速和精确计算.数值计算结果表明,改进算法计算效率高,计算结果精确.