刘薇[1]2003年在《基于GA的飞行器有效载荷运控模式的优化设计》文中研究表明空间飞行器应用系统是一个多学科、多层次、多仪器、多运控模式的复杂系统，由很多有效载荷组成。由于载荷工作条件的复杂性，必需根据空间飞行器飞行状态来合理安排有效载荷的运行，确定有效载荷的运控模式，并且需要进行大量的仿真计算和数据处理，原有的空间飞行器有效载荷的运控一般是由人工来进行的，工作量大且繁杂，难于适应轨道、测控资源等因素的变化。本文就是基于以上的实际工程背景，对空间飞行器有效载荷运控模式进行优化设计。本文首先介绍了遗传算法（GA）的特点和适用的优化问题，从理论上阐述了将其用在空间飞行器有效载荷运控模式设计上的可行性。随后，以有效载荷的实际工作环境为基础，改进了遗传算法，使之更符合空间飞行器有效载荷运控模式的需要，提出了基于遗传算法的空间飞行器有效载荷运控模式的优化设计思路。在此基础上，提出了具体的算法，并进行了运控仿真系统的软件设计，利用C++语言实现了GA算法。本文最后结合工程实际，得出了仿真结果，仿真结果表明该算法用于有效载荷运控模式设计是可行的、有效的，并探讨了该设计以后需要改进之处和发展方向。
刘薇[2]2006年在《基于MOGA的HXMT天文卫星巡天扫描智能规划模型》文中指出从上世纪至今,国际上已发射的天文卫星有100多颗,覆盖的能量范围从微波直到超高能γ射线(约500MeV),取得了大量的观测研究成果。由于成像技术方面的困难,处于20千电子伏至300千电子伏(20keV～300keV)的硬X射线巡天观测基本属于空白。天体物理学家注意到,这个能区的高灵敏度巡天观测恰恰是了解天体高能物理过程的关键手段。HXMT(硬X射线调制望远镜)天文卫星是我国自主研发的第一颗天文卫星,它正是针对硬X射线能区的。因此,它可以说是我国高能天体物理的一个里程碑。关于巡天扫描观测的规划模型,国内外的研究非常少,没有现成的经验可遵循。本文以HXMT天文卫星的巡天扫描观测模式为研究对象,针对其卫星需求,建立了针对天球星象点轨迹的智能规划模型。该模型利用轨道面进动和轨道运动相结合的方法,并且通过对扫描任务的智能控制,来实现对天球的扫描。这种观测方式最大的优点是极大地简化了飞行任务,不需要在巡天扫描期间对飞行器进行主动控制,只要规划好飞行任务,做好姿态调整,仅依靠轨道面进动和轨道运动就能完成巡天扫描。本文提出的智能规划模型是基于多目标遗传算法的,它在不增加姿态机动模式的基础上,有效的解决了能源输出问题,在能源输出和姿态机动上取得了很好的均衡,并实现了对除天冠之外的天球的均匀扫描。本文针对HXMT天文卫星智能规划模型的特点,还提出了一种新的编码方式——准叁维实值编码方式,这种编码方式完整的描述了HXMT天文卫星巡天扫描期间所携带的信息,并且大大地节约了试验时间。HXMT天文卫星的巡天扫描智能规划模型完全自主研发,它是HXMT天文卫星的深度成像观测、高灵敏度连续观测等后期任务的基础,也为以后天文卫星的巡天扫描打下坚实的基础,同时为以后解决航天领域的多目标优化问题以及任务规划问题提出一个新的思路。
潘泳鸰[3]2008年在《有效载荷系统运控智能规划与调度通用软件平台研究》文中指出随着我国大型空间飞行器和空间平台技术的发展,更多更复杂的有效载荷将投入使用。同时在空间平台上,这些载荷需协同运作完成更大规模的试验,这使载荷系统运控中的规划与调度问题的求解变得更加困难。运控规划与调度贯穿于载荷系统总体设计、研制、测试、在轨应用的全过程,任何步骤的相关参数一经变化,载荷规划与调度结果就要进行修改,因此,迫切需要研制一套具有通用性和灵活性且适用于大型空间飞行器的有效载荷系统运控规划与调度软件平台。论文在认真调研国内外相关领域研究现状的基础上,综合并借鉴ASPEN等空间智能调度与规划软件,结合智能规划与调度的一般模型对有效载荷规划与调度问题相关要素进行抽象,建立了包含时间、活动、约束、时间线和目标函数的载荷系统运控智能规划与调度抽象模型。在抽象模型基础上,论文设计了软件的总体架构和数据结构。软件平台在Matlab环境下开发,在元胞数组和架构数组的支持下,软件平台可以构造多维和多结构数组以满足要素抽象的要求。调度算法采用基于约束的遗传算法、模拟退火算法和遗传模拟退火算法,论文根据具体实例验证了相关算法的可行性。通过本论文的研究,最终实现了有效载荷规划与调度通用软件平台的基本功能,用户可通过界面(GUI)操作,输入载荷规划与调度问题的相关要素,随后由软件自主完成问题的规划与调度。目前,该软件可完成功耗约束型问题的规划与调度求解,以后将根据需要逐步完善至包含功耗、带宽、存储量等综合约束情况下的规划与调度。
陈忠贵[4]2012年在《基于星间链路的导航卫星星座自主运行关键技术研究》文中研究指明从提高导航战能力和解决我国区域监测网跟踪局限性的实际需求出发，建设有星间链路支持下的具有自主运行能力的导航星座是新一代全球卫星导航系统发展趋势。本文主要针对全球卫星导航系统自主导航功能，系统分析了有星间链路支持下的导航星座自主运行关键技术，设计了基于星间链路的自主导航算法，提出了一种导航星座自主星历更新的方法，研究了导航星座构形演化与自主维持技术。论文的主要研究内容和创新点如下：导航星座的星间链路及应用研究。（1）对多层星座中的星间链路进行了分类，分析了各种星间链路的特点，分析了星间链路的空间几何模型，研究了星座的连通性和链路管理策略。（2）分析了有星间链路支持下自主导航精度的影响因素，并结合定位原理给出精度估计方法。星地联合整网定轨的集中式估计算法研究。（1）研究了基于整网EKF算法的星地联合定轨方法，引入简化的Sage-Husa自适应滤波，在线估计量测噪声方差矩阵，以提高导航星座中卫星的定轨精度。（2）提出了基于UKF的星地联合定轨算法，避免了线性化过程中的精度损失，丰富了卫星轨道“联合估计”理论，仿真结果表明该联合定轨方案能显着提高定轨精度。星载分布式EKF定轨算法和基于地面锚的星座自主导航策略研究。（1）提出了星载分布式EKF算法，通过滤波过程中状态解耦，仅处理与本星相关的观测数据，可大量缩减计算量，以适应星载计算机性能，有利于工程实现。（2）研究了基于地面锚的星座自主导航策略，通过少量锚固站支持，解决仅依靠星间链路自主导航时的星座整体旋转问题，克服了导航星座自主定轨的秩亏问题。导航星座自主星历更新技术研究。（1）研究了基于无奇异轨道根数的广播星历参数的星上自主拟合算法，解决了参数拟合过程中法化矩阵奇异的问题，可以用于小偏心率轨道的广播星历自主拟合；研究了基于GPS18广播星历参数的星上自主拟合算法，可以提高导航卫星星历长期预报精度，有利于导航星座自主导航的工程实现。（2）研究导航卫星钟差参数的星上自主拟合算法，提出了基于广义卡尔曼滤波器的钟差参数估计与预报方法。导航星座构形演化与自主维持技术研究。（1）研究了导航星座的构形演化问题，分别从单个导航卫星轨道演化、星座空间几何构形演化及区域覆盖星座地域性结构演化叁个方面分析了导航星座自主运行过程中星座构形演化对星座性能的影响机制。（2）提出了分段离散序列的控制策略，并根据星座构形控制序列等时间间隔分布的要求。该策略通过对轨道半长轴和倾角的协调控制来实现星座构形沿航迹保持，以保证导航星座构形自主维持任务的完成。论文研究了基于星间链路和地面“锚”固站的导航星座自主运行一些关键技术，在该领域取得了一些探索性研究成果，得出了有益的研究结论，对于我国全球卫星导航系统建设具有参考和借鉴意义。
冯棚[5]2015年在《基于VMOC的多星任务规划和方案融合关键技术研究》文中研究说明卫星技术的不断发展与人类对观测资源需求的日益增加,快速响应空间(Operationally Responsive Space,ORS)技术孕育而生。虚拟运控中心(Virtual Missions Operational Center,VMOC)是快速响应空间地面支持部分的重要组成,对发挥整个系统的性能有着关键作用。而其中的多星任务规划技术又是重中之重,对星地资源的高效利用、用户任务的快速响应等都有着直接的影响。论文针对构建基于虚拟运控中心的规划体系中出现的多星任务规划与多用户方案融合问题展开研究。主要工作和创新点如下:1.建立了基于虚拟运控中心的规划体系。从分析传统卫星任务规划的原理与流程入手,阐述了在VMOC下传统规划方法面临的挑战,剖析规划中出现的多星任务规划与多用户方案融合技术难点。2.提出了基于改进合同网的多星分布式任务规划方法。描述了多星任务规划的数学模型,建立基于合同网的任务规划架构,传统合同网面临规划卫星数量不断增加而导致的计算瓶颈问题,借鉴模式识别领域的聚类思想,提出了基于Mean Shift聚类的单星任务规划Agent投标降载算法,选出具有代表性的标书进行投标操作,在保证了标书多样性、算法优化性的同时,减少了评标过程的计算压力。然而评标阶段的计算压力是随着卫星数量呈指数增长的,采用传统搜索算法必然导致时效性不能满足要求,将智能优化算法中的遗传算法引入评标过程,增强了算法的计算能力。3.提出了面向多用户的卫星方案融合算法。描述了在基于VMOC的卫星任务规划体系下的多用户方案融合问题,建立了用户方案图模型,采用插入、合并、仲裁算子来消解方案间的冲突,保证对用户的及时响应。4.根据前面几点的研究工作,设计并实现了多用户虚拟运控规划实验系统。
参考文献：
[1]. 基于GA的飞行器有效载荷运控模式的优化设计[D]. 刘薇. 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）. 2003
[2]. 基于MOGA的HXMT天文卫星巡天扫描智能规划模型[D]. 刘薇. 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）. 2006
[3]. 有效载荷系统运控智能规划与调度通用软件平台研究[D]. 潘泳鸰. 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）. 2008
[4]. 基于星间链路的导航卫星星座自主运行关键技术研究[D]. 陈忠贵. 国防科学技术大学. 2012
[5]. 基于VMOC的多星任务规划和方案融合关键技术研究[D]. 冯棚. 国防科学技术大学. 2015
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