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卫星任务规划分布式协同平台流程设计及算法研究

作　者: 王智勇
导　师: 吴秋云
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 卫星任务规划分布式协同 MAS系统流程设计流程验证连续侧摆数据压缩
分类号: TP751
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着现代社会的发展,人们对遥感数据的需求不断增加,需求类型也在不断变化。利用遥感数据对重大自然灾害和突发公共事件等应急事件进行实时监测和态势评估能够为相关部门提供重要的决策支持,而遥感数据的获取绝大多数都是通过遥感卫星来完成的,因此各国政府部门都在积极研究发展对地观测技术,利用这一优势技术为各级决策部门服务。我国已经拥有减灾遥感卫星、气象卫星等多种类型卫星,任务观测需求也已经从传统的执行单一成像任务发展成为多星联合任务观测,目前美国等国家已经构建星群任务观测体系,通过多星协同方式完成观测任务。但是如何发挥星群整体和系统优势,利用多星协同处理方法研究还不健全。本文面向成像任务观测请求,以多星对地协同观测为重点研究内容,在总结分析国内外相关研究工作的基础上,对卫星任务规划分布式协同问题进行分析研究。本文主要工作和创新点包括:1、在现有卫星任务规划技术和在MAS(multi-agent system)技术研究基础上,将分布式协同技术引入卫星任务规划应用中,通过对分布式卫星任务规划问题的特征描述以及对分布式协同技术的研究,设计了基于MAS的卫星任务规划分布式协同模型,提出了基于MAS的卫星任务规划协同算法。2、在设计实现卫星任务规划分布式协同平台基础上,采用MAS技术和WCF技术实现对卫星任务规划分布式协同平台扩展性的设计,使得卫星任务规划方法改变了原来重复开发原型系统的模式,现有任务规划系统和未来新型号卫星规划系统都可如组件一样快速加入到该协同平台中,大大缩短了卫星投入使用的研发周期,提高了研发效率和平台稳定性。3、对基于MAS的卫星任务规划流程进行建模,并利用Pi演算对卫星任务规划流程进行描述,在此基础上,利用Pi演算的验证功能对流程的实现进行验证,保证卫星任务规划分布式协同平台工作流程的正确性。4、为实现成像任务资源的充分利用,采用分布式协同处理方式,设计实现了考虑卫星连续侧摆的卫星成像任务规划算法和卫星具有不同数据压缩比的数传任务调度算法。提高了算法性能,保证了该平台对于应急任务处理实时性的要求。实验结果表明该算法完全满足用户的实际需求。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-20
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 课题研究现状  12-16
    1.2.1 卫星任务规划分布式协同方法研究现状  12-14
    1.2.2 卫星任务规划算法研究现状  14-15
    1.2.3 研究现状总结  15-16
  1.3 论文的研究内容、研究意义及论文的组织结构  16-20
    1.3.1 论文研究内容和意义  16-17
    1.3.2 论文的组织结构  17-20
第二章卫星任务规划分布式协同问题分析  20-28
  2.1 基本卫星成像过程与卫星任务规划问题  20-22
  2.2 卫星任务规划分布式协同平台特点  22-24
  2.3 卫星任务规划分布式协同技术  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章卫星任务规划分布式协同平台建模及流程设计  28-40
  3.1 基于MAS 的卫星任务规划分布式协同模型与算法  28-34
    3.1.1 分布式协同平台的模型设计  28-31
    3.1.2 分布式协同平台的扩展性设计  31-33
    3.1.3 基于MAS 的卫星任务规划分布式协同算法  33-34
  3.2 卫星任务规划流程设计及验证  34-39
    3.2.1 卫星任务规划流程设计及建模  35
    3.2.2 Pi 演算概述  35-36
    3.2.3 基于Pi 演算的流程验证  36-37
    3.2.4 卫星任务规划的Pi 演算描述及验证  37-39
  3.3 本章小结  39-40
第四章考虑连续侧摆和不同数据压缩比的卫星任务规划求解方法  40-52
  4.1 卫星任务规划和数传调度问题描述和模型  40-44
    4.1.1 考虑卫星连续侧摆卫星Agent 成像任务规划  40-42
    4.1.2 考虑多种数据压缩模式的卫星Agent 数传任务调度  42-43
    4.1.3 多星联合任务规划和数传调度模型建立  43-44
  4.2 卫星任务规划和数传调度算法设计  44-48
    4.2.1 考虑连续侧摆成像的时间序无圈有向连通图构建  44-45
    4.2.2 卫星成像任务规划和数传调度算法  45-48
  4.3 实验结果及分析  48-50
  4.4 本章小结  50-52
第五章卫星任务规划分布式协同平台实验系统实现  52-58
  5.1 卫星任务规划分布式协同平台  52-54
  5.2 实验系统实例  54-57
  5.3 本章小结  57-58
第六章总结与展望  58-61
  6.1 论文主要研究成果  58-59
  6.2 进一步研究方向  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
作者在学期间取得的学术成果  67
在学期间参加的与本课题相关的科研项目  67

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