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卫星联合观测的资源配合模型及决策算法

作　者: 经飞
导　师: 景宁
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 对地观测卫星卫星联合观测约束优化模型资源配合模型 SWO算法算法综合评价
分类号: V448.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 65次
引　用: 3次
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内容摘要

对地观测卫星利用卫星传感器从太空对地球表面进行探测以获取信息,已广泛应用于社会经济和军事等领域。随着在轨卫星类型增加,以及人们对遥感数据的需求类型日益复杂化,需要针对这些新的应用需求研究相应的问题解决机制及求解方法。论文面向多种观测任务请求,以多类型对地观测卫星和多类型数传资源相互配合为重点研究内容,在总结分析国内外相关研究工作的基础上,对卫星联合观测问题进行研究。主要工作和创新点包括:1、建立了卫星联合观测的资源配合双层描述模型。论文系统地分析和总结了卫星联合观测的问题要素,针对参与规划卫星载荷多样和观测任务请求多样的特点,将问题模型抽象为两个层次,并对业务执行层和规划约束层进行详细地建模描述。2、设计了海洋观测请求背景下的资源配合模型并提出决策算法。通过分析海洋观测业务流程特点,基于卫星联合观测资源配合模型,分别在两个层次上设计了工作流模型和约束优化模型。同时考虑多种数传模式共存特点,提出了一种基于最大收益损失比的决策算法,实验表明该算法能够有效解决海洋观测请求下的综合任务规划问题。3、提出了多卫星数传调度问题模型和优化算法。通过分析卫星数传调度问题,建立一种考虑时间窗调整的约束优化模型。利用吱呀轮优化的大邻域导向式搜索特点,提出了一种基于SWO的多卫星数传调度算法。该算法可以在快速获得优化解。实验结果表明,该算法在时间性、优化度等方面取得满意的结果。4、建立了算法综合评价模型,针对不同决策算法进行了实验对比分析。建立基于AHP算法的卫星联合观测任务规划综合评价模型,同时定义三种评价指标集;分别在不同算例情况下对多种决策算法进行归一化综合评价,同时给出了详细分析,获得了算法的适应性结论。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-21
  1.1 课题研究背景  13-14
  1.2 课题研究现状  14-17
    1.2.1 卫星联合观测机制应用现状  14-15
    1.2.2 卫星任务规划技术研究现状  15-16
    1.2.3 数传资源调度研究现状  16
    1.2.4 算法性能评价研究现状  16-17
    1.2.5 研究现状总结  17
  1.3 论文的研究内容、研究意义及论文的组织结构  17-21
    1.3.1 研究内容  17-18
    1.3.2 研究意义  18-19
    1.3.3 论文的组织结构  19-21
第二章卫星联合观测问题分析与资源配合模型建立  21-40
  2.1 卫星联合观测问题概述  21-26
    2.1.1 卫星联合观测体系结构  21-22
    2.1.2 多种观测任务请求  22-23
    2.1.3 卫星任务规划的特点与难点  23-26
  2.2 卫星联合观测问题要素分析  26-31
    2.2.1 多类型卫星特点分析  26-28
    2.2.2 多类型数传资源分析  28-30
    2.2.3 多种观测任务请求特点分析  30-31
  2.3 卫星联合观测的资源配合双层描述模型  31-39
    2.3.1 资源配合的双层描述模型  31-32
    2.3.2 业务执行层描述模型  32-37
    2.3.3 规划约束层描述模型  37-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章面向海洋观测请求的资源配合模型及决策算法  40-50
  3.1 面向海洋观测请求的资源配合模型  40-45
    3.1.1 工作流模型实例化  40-42
    3.1.2 任务规划数学模型  42-45
  3.2 面向海洋观测的综合任务规划决策算法  45-48
    3.2.1 基于最大收益损失比的任务规划算法  45
    3.2.2 边一致性检测  45-46
    3.2.3 最大收益损失比准则  46
    3.2.4 同一时间窗内多数传模式组合分析  46-48
  3.3 实验及分析  48-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章多卫星多地面站数传调度问题求解方法  50-61
  4.1 多卫星数传调度问题模型  50-53
    4.1.1 符号定义  51-52
    4.1.2 考虑时间窗调整的COP 模型  52-53
  4.2 基于SWO 的多卫星数传调度方法  53-58
    4.2.1 SWO 基本算子  53-54
    4.2.2 算法基本框架  54-55
    4.2.3 结合问题特征的初始解生成  55
    4.2.4 基于SWO 的算子设计  55-58
  4.3 实验结果及分析  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章卫星联合观测决策算法的综合评价  61-76
  5.1 定量化评价模型  61-63
    5.1.1 基础指标集定义  61-62
    5.1.2 基于AHP 算法的综合评价模型  62-63
  5.2 定量化评价结果分析  63-75
    5.2.1 任务均匀分布下的算法评价实验结果与分析  65-67
    5.2.2 任务聚集分布下的算法评价实验结果与分析  67-69
    5.2.3 任务混合分布下的算法评价实验结果与分析  69-70
    5.2.4 不同数传时间窗口规模下的算法评价实验结果与分析  70-72
    5.2.5 结合用户偏好信息的算法评价实验结果与分析  72-74
    5.2.6 现有综合规划算法评价结论  74-75
  5.3 本章小结  75-76
第六章卫星联合观测综合任务规划系统实现  76-82
  6.1 系统结构设计  76-77
  6.2 系统关键模块实现  77-81
  6.3 本章小结  81-82
第七章总结与展望  82-84
  7.1 主要研究成果  82-83
  7.2 进一步的研究方向  83-84
致谢  84-86
参考文献  86-90
作者在学期间取得的学术成果  90
在学期间参加的与本课题相关的科研项目  90

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