【摘要】：隨著我國(guó)航天事業(yè)的不斷發(fā)展,衛(wèi)星在軍事、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。成像衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃就是綜合考慮衛(wèi)星、地面站等資源以及來(lái)自不同用戶的需求的基礎(chǔ)上,通過(guò)制定無(wú)沖突的調(diào)度方案將有限的資源實(shí)現(xiàn)利用率最大化。成像衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題屬于復(fù)雜的組合優(yōu)化問(wèn)題,隨著問(wèn)題的規(guī)模的增加,解空間也成指數(shù)倍增長(zhǎng)。量子遺傳算法作為遺傳算法的新的衍生算法,具有收斂快、多并行等優(yōu)點(diǎn),被用于組合優(yōu)化、函數(shù)優(yōu)化、通信、圖像、自動(dòng)控制、路徑規(guī)劃等領(lǐng)域,展現(xiàn)出了良好的效果。本文結(jié)合成像衛(wèi)星在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用需求,采用量子遺傳算法求解多星任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題。首先分析了多星聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題的原理和方法,建立了多星聯(lián)合調(diào)度模型,考慮衛(wèi)星的存儲(chǔ)、能量、姿態(tài)調(diào)整等因素,分析了問(wèn)題的輸入和輸出;其次建立了基于量子遺傳算法的求解過(guò)程,設(shè)計(jì)了一種新型的編碼方式,將問(wèn)題的求解分為兩個(gè)階段:時(shí)間窗選擇階段和構(gòu)造時(shí)間窗序列階段,建立了無(wú)圈有向圖模型,把問(wèn)題轉(zhuǎn)化為路徑規(guī)劃問(wèn)題,設(shè)計(jì)了兩種數(shù)據(jù)下傳任務(wù)安排策略;最后,本文對(duì)算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),與CPLEX以及貪婪算法(GRA)、基于沖突度規(guī)則的啟發(fā)式算法(CHA)和基本遺傳算法(GA)進(jìn)行了對(duì)比,仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,相比于其他算法,量子遺傳算法適用性更好,能夠獲得較高質(zhì)量且較穩(wěn)定的可行解。
【圖文】：

多星對(duì)地任務(wù)規(guī)劃的研宄涉及很多理論方法和關(guān)鍵技術(shù)。本章主要對(duì)衛(wèi)星逡逑成像進(jìn)行問(wèn)題描述，探宄其成像原理及過(guò)程，綜合考慮其成像及下傳約束，建逡逑立問(wèn)題假設(shè)和對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。逡逑此外，本章主要對(duì)多衛(wèi)星協(xié)同調(diào)度進(jìn)行問(wèn)題分析。相對(duì)于單星調(diào)度，采用逡逑多顆衛(wèi)星協(xié)同可以增加任務(wù)目標(biāo)的觀測(cè)機(jī)會(huì)，為任務(wù)成像提供了巨大的便利條逡逑件。對(duì)于給定的任務(wù)區(qū)域目標(biāo)，多顆衛(wèi)星工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的最優(yōu)成像，逡逑提高整體方案的效益。逡逑２．１衛(wèi)星工作過(guò)程描述逡逑衛(wèi)星在距離地球表面一定的高空按照固定軌道飛行，利用星上搭載的衛(wèi)星逡逑傳感器獲取地球表面信息。人造地球衛(wèi)星在地面的投影點(diǎn)（或衛(wèi)星和地心連線與逡逑地面的交點(diǎn)）稱星下點(diǎn)。對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星沿軌道飛行，衛(wèi)星傳感器會(huì)在地球表面瞬逡逑時(shí)形成一個(gè)封閉的觀測(cè)區(qū)域，稱之為傳感器觀測(cè)范圍，傳感器觀測(cè)范圍可由星逡逑下點(diǎn)和傳感器參數(shù)確定。只有當(dāng)?shù)孛婺繕?biāo)進(jìn)入傳感器觀測(cè)范圍時(shí)，衛(wèi)星對(duì)地面逡逑目標(biāo)“可視”，衛(wèi)星才可以對(duì)這些區(qū)域內(nèi)的地面目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)。逡逑衛(wèi)星逡逑

對(duì)同一個(gè)目標(biāo)的重復(fù)觀測(cè)，一種是不同衛(wèi)星對(duì)同一個(gè)目標(biāo)的重復(fù)觀測(cè)。這種重逡逑復(fù)拍照不僅占用衛(wèi)星攜帶的存儲(chǔ)器的內(nèi)存，，同時(shí)也在消耗著衛(wèi)星的能量。所逡逑以，合理的規(guī)劃觀測(cè)任務(wù)可以減少資源消耗。如圖２－２，其中觀測(cè)任務(wù)４未重復(fù)逡逑成像任務(wù)，實(shí)際上任務(wù)４只需由一個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行成像即可。逡逑ｙ’：＇邐觀n,任務(wù)邐／＼，＇逡逑ｉ邋ｆ邐ｃ邐ｉ衛(wèi)星１成像覆逡逑衛(wèi)星２成像菹邐ｕｐ、邋５邐蓋_T帶逡逑蓬條帶邐＇重復(fù)成像區(qū)域逡逑２邋３邋＇邋６逡逑（■邐７—１逡逑＼邐Ｚ邐、＼一邋／逡逑Ｖ＊’逡逑圖２．邋２重復(fù)觀測(cè)示意圖逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V474

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2614972