多星协同区域目标观测-数传联合规划方法

敏捷卫星在对地观测领域发挥着重要作用,敏捷卫星动中成像模式极大提高了区域目标的观测效率。然而,推扫方向的任意性导致多星协同观测任务分配与条带划分困难,并且考虑星上有限固存资源的规划研究较少。针对上述难点,提出一种面向区域目标的敏捷卫星多星协同观测-数传联合规划方法。该算法首先采用基于多星能视域特征的K-Means聚类方法分配任务区域,保证卫星对分配子区域机动可见;随后,提出一种自适应条带划分计算方法进行区域分割,提高区域与条带的交并比;最后,提出一种基于观测-数传融合编码的精英遗传算法,实现对观测-数传联合规划问题的高质量求解。仿真结果表明：所提出的算法能够有效提高多星协同区域目标观测-数传联合规划的观测收益并保证较高的算法稳定性。     

多星联合任务规划中不同迭代修复策略比较研究

对地观测卫星任务规划需要对参与规划的任务安排卫星成像窗口,问题优化目标是在不违反约束的情况下,最大化安排任务的重要性评价值,是一类典型的过载规划问题.引入迭代修复算法思想对多类型卫星任务规划问题进行求解,设计了迭代修复算法流程,给出基于成像概率、基于时间序和基于随机选择的三种不同的启发式策略,并结合不同的贪婪初始解生成策略进行比较研究.实验结果表明,基于随机选择的启发式策略在改进问题解上表现最优,而结合领域知识的初始解能有效提高算法收敛速度.     

多星联合任务规划中的启发式求解方法研究

多譬联合任务规划问题需要考虑卫星侧视、星载存储容量、星上能量、数据传输等多种约束,是一个复杂的组合优化问题.通过对卫星成像约束条件抽象,建立联合规划的数学模型,将问题归约为特殊的多时间窗约束车辆装卸问题,面向应急条件下的应用,结合领域应用特点,提出基于动态装载概率模型和估算总装载量的启发式搜索任务规划算法(HADPPEC),并与实际运行的多星任务规划系统进行了大量实验比较.结果表明本方法比传统方法在运行时间和算法结果卜都更出色.     

地球观测网络成像任务可调度性预测方法

为了能够快速、合理地分配成像任务,充分发挥对地观测网络的观测效能,对成像任务可调度性预测问题进行了研究,提出一种由协同任务分配组件、任务调度组件、特征提取组件以及任务可调度性预测组件所构成的组件化求解架构。在成像卫星经典调度模型的基础上,提取成像任务特征,并采用变隐含层节点的反向传播（BP）神经网络集成技术求解成像任务可调度性问题。仿真结果表明,集成BP神经网络的平均预测准确度可以达到85%以上。     

改进的遥感卫星成像任务单轨最优团划分聚类方法

针对遥感卫星成像任务规划时对点目标的聚类效果不佳的问题,提出了一种改进的单轨最优团划分聚类方法。根据聚类约束条件,构建任务聚类图模型,并为图模型中的每一条边赋权值;根据图模型中边的权值,构建权值矩阵P;以卫星单轨姿态机动的最大次数作为聚类任务的数量限制,由P依次计算每个聚类任务所有可能的最优聚类方案,并生成对应的收益矩阵M和终点矩阵N;通过循环遍历的方式计算各个聚类方案下的总收益,其中总收益最大的方案即为最优团划分聚类方案。仿真结果表明:提出的改进的团划分聚类方法,能将点目标有效聚类,与传统任务聚类方法相比,可明显提高遥感卫星对点目标的观测效率。研究结果可为我国遥感卫星自主任务规划技术研究提供参考。     

观测卫星集群协同模式与任务规划研究

针对当前卫星系统功能单一、无法快速获取区域、目标多维信息不足等,基于复杂天基信息支援任务对高时效、全天时、全天候、多手段、兼具大范围搜索与区域详查等要求,本文提出了一种集群编队卫星模型及星群星座系统,设计不同类型的多颗小卫星通过簇内星间协同实现多手段协同探测与查证,通过簇间协同实现天基信息连续更新与时效性,设计了编队系统的多种协同模式,并针对引导协同、接力协同等应用场景,开展了引导协同、区域拼接协同、多手段协同识别确认、接力持续观测协同模式设计与编队协同对应的任务规划方法研究,有效缓解、解决了采用传统单星实现复杂任务对卫星、运载火箭设计所带来的巨大挑战,提供了一种低成本、可行且应用灵活的方案,为卫星集群编队系统全面应用奠定了基础。     

综合点目标和区域目标的多星观测调度

卫星遥感应用中存在点和区域两类任务,两类任务的调度方式存在区别,将二者综合调度困难.本文将点目标视为特殊的区域目标,将它们按照卫星观测机会分解成元任务,并将两类任务统一成元任务.根据任务类型分别构建收益函数,兼顾了二者在收益计算上的差异,从而建立综合模型对两类任务统一处理.根据问题特征,设计了具有多重分化机制的模拟退火算法进行求解,通过随机扰动、重排列及重启动三种分化机制,避免算法陷入局部最优,以得到更优解.实例验证了方法的有效性.     

面向航天器观测规划的改进混合重调度策略研究

为解决不确定性条件下航天器观测规划的重调度问题,对重调度请求的响应策略进行了研究分析.首先分析了现有重调度策略的特点,进而针对其存在的弊端,在引入BP神经网络的基础上,设计了基于最小间隔的改进型混合重调度策略.算例的计算表明,应用改进后的混合重调度策略,不仅能适应环境的动态变化,获得满意的调度结果,而且能有效地降低重调度的次数,验证了该方法的有效性.     

在轨实时引导多星成像任务规划方法研究

针对遥感卫星在轨自主任务规划的强时效需求和依赖地面系统的现状,通过分析卫星的轨道特性和多载荷工作配合的方式,提出了一种面向在轨实时引导成像的多星自主任务规划方法。文章首先根据成像的要求,将卫星载荷对目标的可见性,统一转化为\"时间-姿态\"信息,在保留有效信息的前提下对轨道递推模型合理简化,设计了卫星成像的无冲突任务序列生成方法,并为优化成像收益设计了临机调整策略。仿真结果表明:面向在轨实时引导成像的多星自主任务规划方法能实现将多目标向多星系统的分配,增加临机调整策略后,可实时地通过用高收益目标替代低收益目标的方式提高整个规划方案的成像收益,所提出的方法有效,研究结果可为多星在轨自主任务规划技术研究提供参考。     

多约束多目标光学星自主任务规划算法研究

针对不断增长的卫星智能化需求,及其带来的卫星和目标之间可见窗口的快速计算需求,卫星在轨自主任务规划算法研究的必要性不断提高。在传统固定步长递推算法无法满足需求的情况下,本文提出一种结合几何方法和牛顿二分法的卫星对地观测目标可见窗口快速优化算法,在此基础上提出多约束多目标光学星自主任务规划算法,并进行仿真验证。试验结果表明:该算法兼顾计算效率和结果精度需求,与传统固定步长递推算法相比,提高了计算效率,并使得精度不下降并易提升,且满足多约束多目标场景需求。     

基于模糊神经网络的小卫星任务自主调度设计

为了提高小卫星星务软件的自主化、智能化水平，提出一种基于模糊神经网络的小卫星任务自主调度的设计方法。该方法根据小卫星有效载荷和任务的需求，将小卫星的星务软件分解为若干个任务模块。同时，考虑到一些任务执行的紧前关系要求，将若干有紧前关系的任务模块划分为一个任务流程。以任务流程为单位，利用模糊神经网络构建任务流程自主调度决策系统。仿真实验结果表明，该决策系统能够根据小卫星的监测数据，以任务流程的自主调度为基础，最终实现对任务模块的动态自主调度。     

应用近似算法的光学遥感卫星区域目标成像任务规划方法

光学遥感卫星成像任务规划的研究对象多以点目标为主,对于区域目标的处理,多是将其转化为点目标后求解,因此存在精度不高和效率过低等问题。同时,还存在对于长时间周期的规划问题耗时过长,以及大区域长时间任务规划性能较差等问题。文章根据卫星成像任务规划的约束条件,建立成像任务规划模型,分析并归纳光学遥感卫星轨道及星下点轨迹的特点,认为星下点轨迹在中低纬度区域的投影可近似认为是直线;通过将区域目标向直线投影,将二维平面区域转化为一维线状区域,对模型进行求解。该方法能大幅降低求解区域目标问题的复杂度,在一维线状区域的基础上对侧摆进行处理,同时能够提高长时间周期规划的性能。利用环境减灾-1A(HJ-1A)卫星进行验证,结果表明,文章提出的方法能够在较短的时间内解决大区域长时间成像任务规划问题。     

推扫CCD相机对地观测卫星的轨道设计

针对推扫电荷耦合器件（CCD）相机成像特点,根据太阳同步回归轨道卫星轨道设计方法,给出了CCD光学对地观测卫星的轨道高度设计方案,并分析了所设计轨道的地面光照条件。结果表明设计方案合理可行。     

基于GA-PSO的低轨星座传感器资源优化调度方法

针对低轨星座目标跟踪传感器资源调度,基于函数优化和组合优化理论,建立了传感器资源优化调度模型,并设计了基于遗传算法-粒子群优化(GA-PSO)的优化调度算法。仿真结果表明,与现有的构造优化调度算法相比,该算法的性能更优,但运算量有所增加。     

一种考虑地球扁率的卫星自主导航方法研究

研究用2个红外地球敏感器和1个星敏感器实现卫星自主导航的方法,地心矢量的测量精度是影响导航精度的重要原因之一,而地心矢量的测量又受到地球扁率的影响.研究地球扁率对地心矢量测量的影响,并提出一种零姿态扁率误差补偿方法,通过仿真验证了这种导航方法及扁率误差补偿算法的有效性.     

LEO卫星网络的切换策略及性能分析

采用Dijkstra算法,分析了低轨(LEO)卫星网络的距离最短、时延最小、跳数最小、持续时间最长等典型路由切换策略,并比较了性能。在综合考虑切换性能和时延等指标的基础上,提出了一种持续时间最长和时延最小组合,以及完全路由重构与部分路由重构结合的混合切换策略。各切换策略性能比较的结果表明,该混合切换策略的性能较优。     

一种用于挠性卫星姿态控制的改进模糊控制器

将模糊控制理论用于有大型挠性附件三轴稳定卫星的姿态控制，设计了一种常规模糊控制器。为减小常规模糊控制的稳态误差，采用模糊控制插值法和多次修正法改进模糊化处理，并运用因子动态加权，对所设计的模糊控制器进行了改进。仿真结果表明，采用改进模糊控制方案的系统响应快，稳态精度高，并保持了较强的鲁棒性，控制效果较为理想。     

一种源包和虚拟信道相结合的AOS调度算法

针对目前高级在轨系统(AOS)应用中遥测调度算法大多没有同时支持源包和虚拟信道2级调度的问题,提出一种基于AOS遥测源包调度和虚拟信道调度相结合的算法,实现同时对源包调度和虚拟信道调度层面的支持。针对源包调度,提出一种基于源包刷新率的动态优先级调度算法,以保证实时数据及时下传。针对虚拟信道调度,提出一种采用最重要(VIP)/同步/异步相结合的3级调度,保证信道的合理分配利用。分别采用源包调度策略、虚拟信道调度策略和文章提出的算法策略,对某航天器下行数据的平均时延进行仿真。仿真结果表明:文章提出算法策略的平均时延,低于源包调度策略和虚拟信道调度策略,比单独采用源包调度或者虚拟信道调度的算法具有更高的复用效率和公平性。     

星地测控对接手段探析

星地测控对接试验常用的手段有三种：真星产品对接、专用测控模拟器对接、通用测控模拟器对接。文章从静止轨道通信卫星入手,介绍星地对接项目以及这三种对接手段的组成、特点和可对接项目,并通过对这三种对接手段在成本、研制周期、对接真实性等方面的比较分析,给出这三种对接手段所适宜应用场合的结论。     

卫星混编数据地面接收快视系统的设计与实现

提出了一种针对多遥感器、多数传通道的陆地观测卫星地面接收快视系统设计的新思路,即当星上有效载荷压缩数据与未压缩数据混编下传时,在地面接收站只需从混编基带数据中提取未压缩数据,进行帧同步与去格式处理后实时快视,即可达到既能实时监测数据接收质量,又简化地面接收系统设计的目的。