【摘要】：隨著對(duì)地觀測技術(shù)的發(fā)展,遙感用戶、用戶需求以及需求種類逐漸增多,這些變化增加了任務(wù)規(guī)劃環(huán)境的不穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的離線規(guī)劃模式依賴于地面環(huán)節(jié)決策,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的快速響應(yīng),為了適應(yīng)動(dòng)態(tài)需求,需要提高衛(wèi)星在線動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃的能力。敏捷遙感衛(wèi)星具有大范圍快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)觀測目標(biāo)的快速響應(yīng)。多敏捷星組網(wǎng)協(xié)同對(duì)地遙感可以增加任務(wù)的觀測窗口,豐富觀測的圖像類型,以更強(qiáng)的觀測能力提高對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境的響應(yīng)速度。多衛(wèi)星在線任務(wù)規(guī)劃問題是一類典型的、涉及資源與時(shí)間的大規(guī)模統(tǒng)籌調(diào)配問題,考慮約束更為復(fù)雜,需要系統(tǒng)成員根據(jù)的自身狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)自主規(guī)劃,而且在線觀測環(huán)境的不確定性還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)觀測方案的擾動(dòng)。首先,本文建立了敏捷衛(wèi)星對(duì)地成像動(dòng)力學(xué)模型,介紹了在衛(wèi)星姿態(tài)確定以及規(guī)劃模型建立中選取的主要坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換關(guān)系、姿態(tài)描述形式,然后分析了對(duì)地觀測星地幾何,推導(dǎo)了衛(wèi)星在軌成像姿態(tài)、目標(biāo)可見性的計(jì)算方法以及衛(wèi)星在線軌道預(yù)報(bào)的方法。其次,對(duì)多星分布式在線任務(wù)規(guī)劃問題進(jìn)行統(tǒng)一建模,分析了問題的約束條件與優(yōu)化目標(biāo),研究了規(guī)劃效能評(píng)估方法。設(shè)計(jì)了單星級(jí)別任務(wù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法,建立了以合同網(wǎng)協(xié)議為基礎(chǔ)的多星協(xié)商任務(wù)分配與規(guī)劃算法框架,提出了多種任務(wù)分配合同形式,重新設(shè)計(jì)了合同網(wǎng)協(xié)議下招投標(biāo)各個(gè)環(huán)節(jié)的操作方法與流程,設(shè)計(jì)了任務(wù)招標(biāo)、任務(wù)評(píng)標(biāo)的方法,并結(jié)合多種動(dòng)態(tài)任務(wù)算例,通過仿真驗(yàn)證了算法的有效性。之后,針對(duì)非合作移動(dòng)目標(biāo)這類典型的動(dòng)態(tài)任務(wù)進(jìn)行了研究。分析了移動(dòng)目標(biāo)的特點(diǎn),對(duì)多星協(xié)同移動(dòng)目標(biāo)務(wù)在線任動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題進(jìn)行了描述。設(shè)計(jì)了移動(dòng)目標(biāo)潛在區(qū)域任務(wù)的生成方法,在多星任務(wù)規(guī)劃算法框架下設(shè)計(jì)了海洋移動(dòng)目標(biāo)的任務(wù)規(guī)劃、跟蹤方法,研究了移動(dòng)目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃效能評(píng)估方法,給出了用于評(píng)估的指標(biāo)集。根據(jù)不同工況,設(shè)計(jì)了多組仿真算例,對(duì)算法的可行性進(jìn)行了檢驗(yàn)。最后,針對(duì)敏感目標(biāo)成像任務(wù)的多星協(xié)同在線動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題進(jìn)行了探究,提出了基于鏈接招投標(biāo)的依賴合同網(wǎng)機(jī)制,設(shè)計(jì)了依賴合同網(wǎng)機(jī)制下的多星多類遙感器的在線協(xié)同任務(wù)分配與規(guī)劃方法,研究了敏感目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃效能評(píng)估方法,給出了用于評(píng)估的指標(biāo)集,通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)算法的有效性及效率進(jìn)行了驗(yàn)證。文章以多星在線協(xié)同對(duì)地觀測任務(wù)規(guī)劃問題為主要研究對(duì)象,在對(duì)敏捷遙感衛(wèi)星任務(wù)在線動(dòng)態(tài)規(guī)劃基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上,深入分析了多星系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)任務(wù)的主要特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于合同網(wǎng)協(xié)議的多星協(xié)同任務(wù)規(guī)劃算法框架,并在此框架下針對(duì)移動(dòng)目標(biāo)、敏感目標(biāo)兩種典型的當(dāng)下時(shí)需的動(dòng)態(tài)任務(wù)分別設(shè)計(jì)了與之對(duì)應(yīng)的任務(wù)規(guī)劃算法,通過仿真與效能評(píng)估分析驗(yàn)證了本文研究的在線任務(wù)規(guī)劃算法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP79;V474.2
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文組成結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，且難于保證局部最優(yōu)與全局最優(yōu)的統(tǒng)一。上述內(nèi)容，為了適應(yīng)對(duì)地成像需求發(fā)展的需要，提高系統(tǒng)自治水平與態(tài)任務(wù)的快速響應(yīng)，本文對(duì)多敏捷遙感衛(wèi)星在線協(xié)同動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題成像任務(wù)規(guī)劃研究現(xiàn)狀星軌道、星載成像載荷物理特性與目標(biāo)點(diǎn)的物理特性等因素的影響在規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成所有成像任務(wù)，因此近年來國內(nèi)外相繼展開對(duì)多制，多星協(xié)同可以獲得更廣的成像覆蓋面，滿足任務(wù)觀測的時(shí)效性圖像資源的多樣性[4]。美國 Planet Labs 研制的 Flock 遙感衛(wèi)星群由衛(wèi)星密集分布在兩條軌道上，對(duì)地分辨率 3-5m，組網(wǎng)后可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天，分布情況圖 1.1 所示。國內(nèi)的珠海一號(hào)遙感微納衛(wèi)星星座由有限公司研制，目前設(shè)計(jì)包括光學(xué)衛(wèi)星與 SAR 衛(wèi)星共計(jì) 18 顆衛(wèi)星98m，部署完成后可實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù) 5 天更新一次，衛(wèi)星分布情況如圖

對(duì)地分辨率 3-5m，組圖 1.1 所示。國內(nèi)的珠海一號(hào)遙感微目前設(shè)計(jì)包括光學(xué)衛(wèi)星與 SAR 衛(wèi)星后可實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù) 5 天更新一次，衛(wèi)圖 1.1 Flock 遙感衛(wèi)星群

散落物、標(biāo)志物、受污染的海區(qū)等。標(biāo)時(shí)可能附帶了某些先驗(yàn)信息，包括目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)位信互聯(lián)的目標(biāo)稱之為合作目標(biāo)，合作目標(biāo)與衛(wèi)星身的實(shí)時(shí)信息描述給觀測衛(wèi)星，衛(wèi)星由此得到被作；將衛(wèi)星無法通信互聯(lián)的目標(biāo)稱之為非合作目星與目標(biāo)之間處于隔離狀態(tài)，衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)的觀測大。為保證研究的一般性，本文所涉及的移動(dòng)目標(biāo)信息交互信息上傳上傳成像信息交互成像信息上傳信息

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本文編號(hào)：2744880