基于遗传禁忌混合算法的敏捷卫星任务规划

多星多载荷敏捷成像卫星自主任务规划是一个复杂的多约束、非线性NP困难问题.分析了卫星观测任务约束和星上资源约束,建立了多星多载荷自主任务规划模型.针对此任务规划模型的特点,以及传统遗传算法和禁忌搜索算法的优缺点,采用了一种遗传禁忌混合算法进行求解.混合算法将禁忌算法嵌入遗传算法作为禁忌算法变异算子,解决了遗传算法早熟的问题.仿真结果表明混合算法比遗传算法收敛速度更快,比禁忌算法优化效果更好.     

敏捷光学卫星密集区域推扫成像任务规划方法

敏捷成像卫星可以实现利用三轴姿态机动所形成的推扫成像模式,同时可以在机动过程中同步成像。在敏捷卫星成像任务的基础上,建立考虑推扫成像模式的敏捷卫星任务规划模型。通过高斯投影建立球面直线扫描条带的数学生成模型,并利用Matlab现有函数进行优化解算;由于模型解算的复杂性,将整体规划问题分为两层子问题分别进行处理,在条带任务分配中,设计了适用于计算机计算的含有条带分配策略的解算算法;在上层规划中,基于推扫成像的双向扫描特性,设计了基于启发式规则的敏捷卫星任务规划算法;之后,将不可规划条带拆作孤立点目标进行处理,最后通过再合成处理完成整体规划。仿真结果表明,文章所设计的算法可以有效处理实际情况下的敏捷卫星推扫成像任务规划问题。     

面向重访周期需求的敏捷成像卫星任务规划方法

为满足敏捷成像星座观测目标的重访周期需求,提出一种混合编码差分进化算法.分析敏捷成像卫星的工作特点,构造评价重访周期需求满足情况的目标函数,建立成像任务约束满足模型.针对观测任务选择与否、执行顺序和成像时间的优化需求,提出一种二进制-实数混合编码差分进化算法,实现了成像任务在时间轴上的分布优化.通过工程实例进行仿真校验,仿真结果表明相比于基于二进制编码的遗传算法,本文算法在优化时间和优化效果方面都有较大优势.     

面向天文观测的空间科学卫星任务规划方法研究

面向天文观测的空间科学卫星任务规划是一个复杂的多目标优化问题.通过对天文观测类卫星的任务规划要素及约束条件进行抽象,建立了面向天文观测的多目标任务规划问题模型,在此基础上设计了基于NSGA-II的多目标观测任务规划算法,并通过实例进行了实验及结果分析.研究表明,该方法能够有效解决天文观测类卫星不同规模的任务规划问题.     

一种基于大力矩飞轮的敏捷卫星路径规划的姿态机动控制方法

遥感卫星对姿态机动能力的快速性提出了更高的需求,提出一种路径规划控制方法及在线计算模型,利用大力矩飞轮作为执行机构提供控制力矩,通过大量测试得到修正角度的模型,从而使卫星具备高精度敏捷姿态机动能力.通过数学仿真结果说明了本方法的有效性.     

HXMT卫星长期任务规划算法

硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星是中国首颗空间X射线天文卫星.为充分利用卫星资源,使科学产出最大化,需要进行长期任务规划.长期任务规划是一个复杂的多目标优化问题.通过分析HXMT观测特点和约束条件,建立了HXMT长期任务规划问题模型,并采用贪婪算法加遗传算法对模型进行求解.实例分析结果表明该方法能够有效解决HXMT长期任务规划问题.     

基于数据驱动的移动目标卫星任务规划

卫星任务规划是卫星地球观测的重要前提。传统的卫星任务规划主要针对固定地面目标,不能满足日益复杂的任务需求。针对移动目标的卫星观测任务,提出了一种基于数据驱动的移动目标卫星任务规划方法。该方法在大量的移动目标数据的基础上,通过改进的长短期记忆神经网络算法预测了目标的未来轨迹和位置信息,并通过约束满足型遗传算法规划了基于预测算法结果的移动目标卫星观测任务。鉴于移动目标观测中约束和任务冲突的复杂性,约束满足型遗传算法以条件形式将约束嵌入到遗传算法中,并在算法中特别设计了冲突消除算子以解决任务冲突问题。仿真结果证明了该方法在解决移动目标卫星任务规划问题上具有优良的效率,并获得了很高的观测精度。     

面向卫星多目标重复观测任务的分层聚类规划

针对敏捷卫星多目标重复观测任务规划面临的可行任务执行序列集合规模庞大困难,提出了一种任务执行序列时间解耦的分层聚类任务规划方法。该方法以规划过程中的可观测窗口和任务执行窗口为聚类对象,通过单次可观测窗口聚类和多次任务执行窗口聚类将任务集合按任务窗口属性分解为一系列时间解耦的小规模集合,在两次任务执行窗口聚类间使用基于贪婪优化的搜索算法对聚类生成的小规模任务集合分别进行集合内任务规划,最后将各集合的任务规划结果合并后得到所有任务的执行序列。仿真结果表明,该分层聚类方法可有效降低全局优化复杂度,消解不同优先级观测任务的冲突,提高任务规划质量,能够在不降低目标点观测完成率的前提下对有多个观测机会的目标点进行重复观测,且算法稳定性好,能在数秒内得出规划结果,适用于星上自主任务规划。     

基于改进遗传算法对小卫星星群任务规划研究

针对小卫星星群任务运行特点,建立小卫星星群多任务规划问题模型,提出了基于成像任务时间及任务均衡度的多指标优化函数.针对所建模型,采用改进型遗传算法,引入资源随机分配的解码策略及精英保留策略,保证了算法的全局收敛性,提高了算法的性能.通过仿真算例,验证了算法在解决小卫星星群多目标任务规划问题上的有效性.     

敏捷卫星快速姿态机动方法研究

针对敏捷卫星的三轴大角度机动控制要求,给出了一种基于轨迹规划的敏捷卫星姿态机动方法．根据目标姿态和当前姿态,按照欧拉轴-角方式,沿特征主轴设计了最小路径的机动轨迹,并采用四个单框架控制力矩陀螺（SGCMG）组成的“金字塔”构型的控制力矩陀螺群（CMGs）进行了大角度机动控制的数学仿真,验证了方法的可行性．     

基于近端策略优化算法的四足机器人步态控制研究

足式机器人步态控制是机器人研究领域的难点问题,应用强化学习让机器人自主学习策略提供了一种很好的解决思路.基于ROS机器人操作系统搭建了四足机器人仿真平台,将近端策略优化算法用于四足机器人步态控制,并与其他深度强化学习算法进行了对比分析.仿真实验结果表明,近端策略优化算法在实际应用中具有更好的训练效果.     

俄罗斯对地观测卫星最新发展

2016年3月13日和24日,俄罗斯分别成功发射了资源－P3（Resurs－P3）和猎豹－M2（Bar－M2）2颗高分辨率光学对地观测卫星,这是俄罗斯实施《2013－2020年俄罗斯航天活动国家规划》、《2030年前及未来俄罗斯航天活动发展战略（草案）》等战略以来,天基对地观测能力的进一步增强,表明俄罗斯对地观测能力正处于能力恢复和提升期,显露出俄罗斯恢复航天大国实力的决心。目前,俄罗斯在轨对地观测卫星数量已增至16颗,其中高分辨率卫星数量增至9颗。然而,资源－P3卫星入轨即发生单侧太阳电池翼未充分展开等问题。同时,俄罗斯近几年发射事故和在轨故障时有发生,说明其对地观测卫星发展并不顺利。     

对地观测小卫星最新发展研究

2014年,全球共成功发射262个航天器,其中成功发射小卫星(质量低于500kg的卫星)162颗,占全球同期入轨航天器总数的61.8%,全球小卫星发射总数再创新高,其中对地观测小卫星发展尤为活跃。     

2015年国外军用对地观测卫星发展回顾

1 俄罗斯 俄罗斯在2015年共发射3颗光学成像侦察卫星,成为本年度该类卫星发射最多的国家,大大加强了俄罗斯军事成像侦察与测绘能力.     

2016年国外军用对地观测卫星发展回顾

2016年,国外高度重视军用对地观测卫星的发展,除美国、俄罗斯、印度等传统航天国家外,新兴航天国家也开始发展高分辨率军用对地观测卫星.2016年,国外共有6个国家发射了8颗军用对地观测卫星,这些国家分别是美国、俄罗斯、印度、以色列、秘鲁和土耳其.从卫星类型来看,光学成像侦察卫星5颗,雷达成像侦察卫星2颗,电子侦察卫星1颗.     

Swarm – An Earth Observation Mission investigating Geospace

The Swarm mission was selected as the 5th mission in ESA’s Earth Explorer Programme in 2004. This mission aims at measuring the Earth’s magnetic field with unprecedented accuracy. This will be done by a constellation of three satellites, where two will fly at lower altitude, measuring the gradient of the magnetic field, and one satellite will fly at higher altitude. The measured magnetic field is the sum of many contributions including both magnetic fields and currents in the Earth’s interior and electrical currents in Geospace. In order to separate all these sources electric field and plasma measurements will also be made to complement the primary magnetic field measurements. Together these will allow the deduction of information on a series of solid earth processes responsible for the creation of the fields measured. The completeness of the measurements on each satellite and the constellation aspect, however, implies simultaneous observations of a unique set of important electrodynamical parameters crucial for the understanding of the physical processes in Geospace, which are an important part of the objectives of the International Living With a Star Programme, ILWS. In this paper an overview of the Swarm science objectives, the mission concept, the scientific instrumentation, and the expected contribution to the ILWS programme will be summarized.     

2016年国外民商用对地观测卫星发展回顾

2016年,国外共进行了17次民商用对地观测卫星发射,成功将79颗卫星送入轨道(46颗由火箭直接发射入轨,25颗从"国际空间站"释放,8颗随飞船再入释放),另外1颗随飞船再入释放失败.从整体来看,2016年,民商用对地观测卫星发射次数和发射数量都较2015年有所增加,这主要归因于新兴商业图像供应商发射的微纳卫星数量的增多.     

2015年全球民商用对地观测卫星发展回顾

1 美国 2015年,美国共发射了47颗民商用对地观测卫星,除去失效的鸽群-1d'(Flock-1d')卫星,以及还未释放的2颗鸽群-2b和12颗鸽群-2e卫星,目前在轨运行31颗.这31颗卫星中仅有1颗民用卫星,其余30颗均为商用卫星.整体来看,一方面,美国进一步发展新兴商业对地观测卫星系统;另一方面,美国积极研制和部署新一代民用对地观测卫星.此外, 2015年,美国在探索采用商业气象数据方面也有了重要进展.     

对地观测多载荷任务规划的建模与算法

研究了空间对地观测中配备多个有效载荷时的观测任务规划问题。首先建立了该问题的组合优化数学模型,优化指标考虑了科学和经济利益的最大化和各项资源约束;然后应用遗传算法对该问题进行了求解,并与贪婪算法结果进行比较;最后,验证了模型的有效性和算法的优越性。