天地测控资源一体化调度模型

测控资源的天地一体化调度是一个具有多时间窗口、长时间窗口等复杂约束的优化问 题。借鉴低轨卫星测控调度任务需求描述方式,在对中高轨卫星的轨道测量和轨道保持等需 求进行分析的基础上,给出了适于调度算法设计的高中低轨任务需求规范化描述;针对天基 和地基测控资源的测控特点,以卫星任务需求加权满足率最大为目标,建立了天地资源的一 体化调度模型;并设计了基于遗传算法的调度策略。仿真表明,所建模型和算法是可行的。
     

基于改进遗传算法的一类多资源测控调度问题研究

研究一类测控弧段具有优先级约束的多资源、大规模测控调度问题。首先对问题中的约束条件进行分析和处理,并建立问题的数学模型。进而针对问题特点,以遗传算法为基础,通过设计选择适当的交叉、和变异算子,设计了一种改进的遗传算法。最后通过算例计算表明,应用该方法求解此类测控资源调度问题具有较为理想的性能,是合理、有效的。


     

基于并行禁忌遗传算法(PTGA)的预警卫星传感器调度研究

对预警卫星的传感器调度进行了研究，提出了传感器管理调度的系统组成。通过对传感器调度的分析，建立起相应的数学模型，定义了评价指标。结合并行遗传算法和禁忌搜索的特点，提出了一种新的解决预警卫星传感器调度问题的并行禁忌遗传算法(PTGA)。该算法采用多种群和禁忌搜索思想改进遗传算法的性能，从而提高整个算法的收敛速度和精度。实验结果表明该算法有效地解决了多目标情况下的传感器实时调度问题，并优于一般启发式算法。     

基于自主规划的载人航天器飞行程序设计

针对航天器飞控任务中因飞行程序的准确、实时需求,对地面人力、物力和测控资源强依赖的现状,提出基于自主规划的载人航天器飞行程序设计方法,并设计了飞行程序自主规划系统。自主规划系统由测控覆盖计算模块、知识配置模块和规划调度模块组成,测控覆盖计算模块自主生成进出测控区的程序,知识配置模块对指令约束条件等航天器模型进行描述,规划调度模块以约束条件传递的方式规划任务程序,实现不依赖地面的自主飞行程序设计。通过建立自主规划系统与控制等分系统之间的信息交互,可有效解决飞行程序与控制的协同问题,并实现不依赖于测控资源的紧急故障处理。     

基于蚁群优化-模拟退火的天地测控资源联合调度

研究了一类约束条件复杂、具有多时间窗口特性的天地测控资源联合调度问题。建立了涵盖多种约束的问题数学模型和基于测控弧段时间序的无圈有向图模型,提出了一种蚁群优化-模拟退火算法(ACO\|SA)求解问题。探讨了两种算法的融合策略,完成了包括状态转移规则、可行解生成策略、信息素更新准则、邻域结构、快速退火计划等关键技术的设计实现。多个算例仿真和结果分析表明,测控弧段时间序能保证ACO\|SA得到高质量的优化结果,模拟退火机制能有效提高蚁群优化算法的收敛速度和求解质量,相比于基本遗传算法和先到先服务算法,ACO\|SA能得到质量更好的解。     

应急条件下星地资源综合运用模式研究

以应急条件下卫星应用需求为牵引,分析了我国现有星地资源运用过程及其面临的综合运用能力弱、数传资源浪费等不足,提出了一种适合应急条件下星地资源综合运用的新模式,并分析了其中涉及的数传网,卫星资源、测控资源、数传资源数据库,以及综合运用调度模型和算法等关键技术。新模式建立了数传网的概念,在任务规划时综合考虑卫星资源、测控资源及数传资源分配,旨在最大程度地发挥星地资源的综合运用能力。仿真结果表明,提出的新模式能够有效缩短应急条件下的任务需求响应时间。     

一种新的卫星测控资源调度模型及其求解算法

针对低轨卫星测控资源优化调度问题,以卫星可见弧段为调度元素建立了一种新的复合独立集模型.新模型可分解为多个具有约束关系的子优化问题.在应用蚁群优化算法求解该问题时,蚁群分别对各子问题的可行域进行搜索,并引入局部搜索策略提高蚁群算法的求解质量.实验结果表明,该算法具有较快的收敛速度,能够生成较好的调度计划,测控网的利用率获得提高.     

卫星测控射频链路安全防护能力分析与设计

针对当前卫星测控射频链路面临的安全威胁,文章分析了不同测控体制的抗干扰能力,提出一种兼容直扩/扩跳频等多种体制的测控系统方案,采用多体制融合设计及基于窗函数的频域抗干扰算法,并在射频接收通道增加限幅器设计,在某遥感卫星的测控系统中应用,经过工程试验表明:此测控系统方案具备较高抗干扰能力和抗毁伤能力,可为其他有高抗干扰能力需求的卫星测控系统设计提供借鉴.     

扩频测控信号捕获算法研究与工程化实现

提出一种扩频测控信号捕获算法的设计方案,在详细分析适合扩频测控信号快速捕获算法的基础上,设计程序实现总体框图,并对程序中存在的同步问题给出实际解决方法。通过FPGA程序调试,成功实现对扩频测控信号的实际捕获。结果证明,在45dB-Hz左右低载噪比条件下仍可在0.122 s内实现对测控信号的快速捕获。     

基于GPU的NCO相位累积误差消除方法

针对航天测控系统高精度数控振荡器NCO实现需求，利用图形处理单元GPU的高灵活性和高效并行数据处理能力，设计了一种基于GPU的高效高精度NCO实现方法。针对NCO计算中浮点数相位累加运算累积误差大的共性问题，利用无误差变换技术设计了基于Fast2Sum算法和2Sum算法的单精度浮点数相位累积误差综合补偿算法，并利用该算法为NCO系统设计了相位累积求和算子。最后，基于GPU平台对该方法进行了验证。试验结果表明，该方法能够将基于GPU的NCO系统浮点数相位累积误差控制在1×10–5 rad量级。