高性能遥感卫星地面预处理系统中的任务管理与调度技术研究

任务调度和管理是遥感卫星数据地面预处理系统设计中的核心技术.如何对于新型的基于并行机群平台的遥感卫星数据预处理系统进行有效的任务管理和调度,将对系统的可用性、可扩展性以及性能等产生很深的影响.文章讨论一种成功应用于通用高性能卫星地面预处理系统(GHIPS)中的、基于机群平台的任务管理与调度技术.并用于指导为高性能遥感数据处理平台提供一种通用的任务管理与调度解决方案.     

亚洲一流的遥感卫星地面应用系统

阐述了一种亚洲一流的遥感卫星地面应用系统的组成和工作原理，给出了地面应用系统中的卫星跟踪与接收地面站、图像预处理、图像应用处理和管理控制与支持４个分系统的主要任务、功能、技术性能和设备组成，介绍了工程建设中解决的关键技术。     

卫星图像采集任务调度系统的设计与实现

随着卫星遥感技术的高速发展 ,卫星图像在众多领域有了广泛的应用。文章给出了一个卫星图像采集任务调度系统的总体结构及其功能 ,讨论了该系统实现过程中的卫星资源描述、卫星图像采集任务描述、调度引擎、卫星时间窗口的仿真计算、调度结果的可视化展现等关键技术 ,归纳了系统的特点 ,并总结了今后系统的研究方向     

设计模式在任务调度软件中的应用

设计模式是一种基于面向对象思想的软件设计方法,合理应用设计模式能降低软件模块间的耦合度,提高软件灵活性。文章介绍了遥感卫星地面应用系统任务调度软件,并指出此类软件的开发存在需求不确定、输入易变的问题。在对通用需求和易变需求分析的基础上,应用Builder,Composite和Factory Method等设计模式,解耦任务执行控制、任务数据生成和算法调用接口等功能模块,得出一种任务调度软件的设计方案。该方案经过变更影响分析法的验证,能够将各种需求变更的影响控制在对应的模块内,复用通用功能模块,可有效减少变更工作量和降低修改难度。     

卫星图像采集任务调度系统的设计与实现

随着卫星遥感技术的高速发展，卫星图像在众多领域有了广泛的应用。文章给出了一个卫星图像采集任务调度系统的总体结构及其功能，讨论了该系统实现过程中的卫星资源描述、卫星图像采集任务描述、调度引擎、卫星时间窗口的仿真计算、调度结果的可视化展现等关键技术，归纳了系统的特点，并总结了今后系统的研究方向。     

遥感卫星任务规划系统设计

针对某遥感卫星地面应用系统自主任务规划强时效性能力的要求,设计了面向太空目标监视任务的遥感卫星地面应用需求规划系统。基于轨道外推得到卫星、地球、太阳及月球之间的几何关系,综合考虑地气光、南大西洋异常(SAA)区、地影、日光条件与月光条件对卫星任务的影响,实现了自主预报卫星对目标可见性。根据多任务之间的约束,消解冲突,得到任务编排计划及相关任务参数信息,发往卫星地面运控系统生成指令并上注到卫星。经过分析,该任务规划系统满足国产化要求、且具有时效性好、稳定性高等优点,已应用于某卫星的地面应用系统,结果表明:该平台运行正常,取得了良好的使用效果。     

遥感卫星智能操控技术发展研究

随着遥感卫星信息获取能力的快速提升,传统卫星操控模式已无法满足用户快速、准确、灵活的遥感数据获取和信息产品生产需求,亟需发展智能操控技术来降低卫星操控难度和复杂度,有效提升卫星的应用效能。文章论述了遥感卫星智能操控技术的发展现状,分析了智能星地操控的关键技术,提出基于"智能卫星+一体化地面系统+智能操控平台"架构的天地一体化智能星地操控模式,从任务指控、任务进程监控、任务结果处理与多维度呈现、在轨维护以及在轨健康监测与处置等5个维度优化星地操控接口和操控流程,改善人机交互效果,可为遥感卫星操控模式设计和系统实现提供参考。     

北斗导航全球组网卫星多星分布式智能综合测试系统设计与实现

北斗导航组网卫星采取一箭双星发射方式。为满足组网星研制周期短、测试类型多、测试任务重和并行测试的需求,在现有地面综合测试系统的基础上,优化改进了一套导航组网卫星多星分布式智能综合测试系统。在统一供配电条件下,可同时对多颗导航卫星的功能和性能作全面检测,支持卫星总装集成到发射各个阶段的电气测试,解决了卫星型号研制人员紧缺、多星并行测试的现实情况。     

高分多模卫星星地任务管理方案设计与验证

高分多模卫星工作模式复杂,工作模式组合变化多,卫星单轨和1天内可执行任务数量大幅增加。为了解决这些问题,在工程上实现卫星灵活、高效的工作过程精准执行,在操作上实现地面段任务管理的简洁、易用,在应用效能上实现卫星能力的充分发挥与卫星安全性的兼顾,参考国内外遥感卫星技术发展,提出"目标、需求、元任务、动作、指令"的5层次星地任务管理架构,明确了以"元任务"作为星地任务接口,并实现算法开发、地面验证和在轨应用。高分多模卫星星地任务管理方案大幅降低了地面任务管理人员对卫星操作的复杂程度,提高了任务上注效率、执行效率和组合使用灵活性,使得卫星的应用潜能得到完全发挥。     

一种快速响应型小卫星的自主任务规划设计与应用

浦江一号卫星是由上海航天技术研究院研制的一颗快速响应型小卫星,于2015年9月成功发射,卫星质量347 kg,运行在高度481 km的太阳同步轨道。为高效、高精度识别定位地面大范围广泛而随机分布的电磁辐射目标,浦江一号卫星提出了基于单星电磁信号监测载荷与光学成像载荷综合应用的在轨自主任务规划方案。在轨应用表明:该设计解决了电磁信号监测与光学成像高效协同难题,实现了星上自主任务规划时间快于0.10 s,引导指向精度优于0.10°,单次任务连续引导目标数量多于10个,为后续多手段遥感卫星的综合应用及在轨自主任务规划设计提供借鉴。     

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。     

应急常态化的测控网资源调度管理模式研究

随着在轨卫星数量的迅速增加,卫星应急测控需求的立即响应已趋于常态化。为更好地满足应急常态化条件下航天测控网资源调度系统的高时效性要求,提高应急任务满足率,文章分析了传统应急条件下资源分配方法所存在的问题,对应急常态化的资源申请框架进行了完整重构,并针对该框架中的任务非全弧段分配、合作博弈及优先级模型等关键技术进行了深入研究,使得资源的使用更加合理,可有效提高应急申请的响应时效。     

改进差分进化算法求解多成像卫星调度问题

针对多成像卫星联合调度规划建模难度大和求解复杂度高等问题,通过分析成像卫星的成像过程和工作原理,将成像卫星调度过程分为调度预处理、任务规划和调度优化3个阶段。在调度规划过程中,建立了多星联合调度约束满足最优化模型,采用启发式算法思想,定义了个体适应度评估函数,设计了任务冲突消解方法,提出了一种改进的差分进化算法。在此基础上,采用一些确定性规则对调度规划方案可行解进行了评估和二次优化。结果表明:提出的成像卫星调度问题求解方法能够有效地分配卫星资源,生成优化的调度方案。设计结果也能够为卫星系统最优化设计和效能评估提供必要的决策支持。     

考虑任务聚类的多星观测分阶段调度方法研究

单个轨道圈次内星上能量和侧摆次数有限,在卫星观测调度时考虑任务聚类可以提高观测效率。分析了满足用户分辨率需求下多任务聚类的约束条件,并对聚类任务的时间窗口和侧摆角度进行了合理优化。提出了先聚类后调度再修复的分阶段求解策略:首先用团划分聚类算法和启发式插入聚类算法把多星多轨道圈次观测调度问题转化为单星单轨道圈次观测调度问题,然后采用基于时间序无圈有向图的多准则优化卫星调度方法求解单星单轨道圈次调度问题,最后提出一种修复策略进一步优化调度结果。案例仿真表明,提出的方法可行,能够提高卫星的观测效率。     

空间环境中的多处理器混合容错调度算法

为提高空间应用环境中混合实时任务的容错调度效率,提出基于空间环境的多处理器混合容错调度算法。算法在周期任务调度中采用基于分组的“最佳适应”分配策略,以少量增加的计算时间获得更为紧凑的任务调度结果,从而减少调度所需的处理器数目和任务执行时间;在非周期任务调度中,利用基于空闲时间片的方法完成动态调度,使得混合实时任务的容错调度效率有显著提高,能够更好地适应复杂空间环境的任务处理。仿真结果表明算法在改善混合实时任务容错调度性能上具有重要作用。     

基于多阶段决策的侦察卫星任务规划研究

为解决侦察卫星任务规划中合理分配任务和避免信息传输冲突的问题,建立了基于多阶段决策的侦察卫星任务规划模型,包括任务分配模型和传输调度模型,并根据运筹学的基本原理,给出了求解模型的基本方法,从求解结果来看,该模型具有一定的理论与应用价值。     

极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用

极化分割频率复用技术（简称极化复用技术）是解决数据传输频带资源紧张的技术途径之一,能够拓展一倍频率资源。文章针对极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用进行分析,推导出了星地传输极化复用信号影响因子F的定量计算公式,利用国际电联（ITU）的星地链路计算模型,给出了雨衰和降雨去极化效应的定量影响分析,对我国遥感卫星应用极化复用技术提出了有益的工程建议。     

卫星能源约束检查模型改进及仿真

卫星能源约束检查模型对卫星任务规划有重要参考作用,可防止因能源不足而导致卫星故障或任务不能顺利完成。现有的能源约束检查模型存在部分问题:人为设定计算初始值,导致计算不准确;能源约束检查不通过时未给出符合能源约束的任务调整建议,导致任务不能快速调整;未对计算误差进行校正,导致误差积累。对此,提出了一种改进的能源约束检查模型,在原有模型中加入能源数据库对卫星运行的能源数据进行记录,从而准确获取初始值,并在模型中加入任务调整和遥测校正功能。该模型可实现能源约束计算自动管理及任务自动调整功能,缩短任务规划周期,提升紧急任务的执行效率。对改进的模型进行仿真,结果表明:模型预测结果与预期值相符,任务调整和能源校正功能实现良好,能实际应用到运控系统中进行规划任务能源约束检查和能源管理。     

敏捷成像卫星自主调度技术综述

针对现代卫星载荷能力与机动能力不断提升以及卫星任务需求多样化与复杂化程度持续增加的现状，阐述了敏捷成像卫星调度问题的基本特征，给出了敏捷成像卫星调度问题的一般化描述方法。在此基础上，分别从自主感知、自主决策和自主协同三个方面梳理了国内外敏捷卫星自主调度关键技术的研究进展。最后，面向未来卫星技术发展需求，指出了敏捷成像卫星自主调度技术进一步的研究方向。     

FY-2C星地面应用分系统工程建设

介绍了风云二号(FY-2)C气象卫星地面应用分系统的组成、主要任务及建设目标.说明了分系统建设中采用的建立健全两总系统、成立气象卫星工程建设部和建立两总联席会议制度等行政措施.阐明了在分系统建设中采用的软件工程管理开发、加强合同签定审批、不同设备的验收,以及严格选择基础施工单位与聘请施工监理等管理措施.建成的地面应用分系统在C星的业务运行中发挥了重要作用.