敏捷成像衛(wèi)星由于其較強的姿態(tài)機動能力,使其在對地成像任務中具有更大的靈活性和更高的執(zhí)行效率。隨著對地觀測任務的日益復雜繁多,地面測控中心對衛(wèi)星的實時管控負擔不斷增加,亟需衛(wèi)星具有一定的自主規(guī)劃與決策能力,以提高任務執(zhí)行效率。衛(wèi)星自主任務規(guī)劃技術是衛(wèi)星實現(xiàn)自主化和智能化的一項重要技術。敏捷成像衛(wèi)星的任務規(guī)劃問題具有約束條件多、搜索空間廣泛的特點,目前已被證明是一類NP-hard（non-deterministic polynomial hard）問題。本文中,主要針對單敏捷成像衛(wèi)星對多點目標的自主任務預規(guī)劃和重規(guī)劃問題展開研究,取得了如下研究成果:針對成像衛(wèi)星的自主任務預規(guī)劃問題,綜合考慮目標時間窗口約束、衛(wèi)星存儲容量約束、衛(wèi)星姿態(tài)機動能力約束、衛(wèi)星運行軌道約束、地球自轉約束等多種約束條件,以最大化任務觀測收益和最小化能量消耗為指標函數,將目標觀測序列、目標開始觀測時刻和衛(wèi)星姿態(tài)軌跡設為優(yōu)化變量,建立了成像衛(wèi)星任務預規(guī)劃模型。設計了基于自適應遺傳算法和Gauss偽譜法的求解框架,充分利用兩者的優(yōu)勢,利用自適應遺傳算法完成觀測序列和開始觀測時刻的求解,之后根據求解結果得出各個時間點的衛(wèi)星姿... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 衛(wèi)星自主任務規(guī)劃問題研究現(xiàn)狀
        1.2.2 衛(wèi)星自主任務規(guī)劃系統(tǒng)應用現(xiàn)狀
        1.2.3 研究現(xiàn)狀總結
    1.3 本文研究內容與組織結構
第2章 任務規(guī)劃問題建模
    2.1 坐標系定義與坐標變換
        2.1.1 坐標系定義
        2.1.2 坐標系變換
    2.2 敏捷衛(wèi)星自主任務規(guī)劃問題分析
        2.2.1 任務輸入和輸出
        2.2.2 任務的約束條件與優(yōu)化指標
        2.2.3 問題假設與相關簡化
    2.3 敏捷成像衛(wèi)星任務預規(guī)劃問題建模
        2.3.1 變量定義
        2.3.2 任務預規(guī)劃問題建模
    2.4 敏捷成像衛(wèi)星任務重規(guī)劃問題建模
        2.4.1 問題分析
        2.4.2 變量定義
        2.4.3 任務重規(guī)劃問題建模
    2.5 衛(wèi)星存儲空間約束與數據獲取下行模型
    2.6 本章小結
第3章 基于遺傳算法與Gauss偽譜法的任務預規(guī)劃求解算法設計
    3.1 遺傳算法與Gauss求解框架設計
    3.2 衛(wèi)星姿態(tài)機動相關約束條件處理
        3.2.1 衛(wèi)星對目標觀測時刻姿態(tài)確定
        3.2.2 衛(wèi)星姿態(tài)機動最短時間估計
        3.2.3 衛(wèi)星姿態(tài)機動最小能耗估計
    3.3 自適應遺傳算法設計
        3.3.1 編碼與解碼方式
        3.3.2 遺傳算子設計
        3.3.3 適應度函數計算
    3.4 基于Gauss偽譜法的衛(wèi)星姿態(tài)機動路徑規(guī)劃
        3.4.1 衛(wèi)星姿態(tài)最優(yōu)機動問題描述
        3.4.2 基于Gauss偽譜法的衛(wèi)星姿態(tài)機動最優(yōu)控制器設計
    3.5 本章小結
第4章 啟發(fā)式任務重規(guī)劃算法設計
    4.1 問題分析
    4.2 啟發(fā)式任務重規(guī)劃算法設計
        4.2.1 迭代式目標觀測時刻確定方法
        4.2.2 任務直接插入的重規(guī)劃算法
        4.2.3 基于任務局部調整的重規(guī)劃算法
        4.2.4 基于任務刪除的重規(guī)劃算法
    4.3 本章小結
第5章 任務規(guī)劃算法仿真驗證
    5.1 引言
    5.2 單軌道圈次下的任務預規(guī)劃對比仿真實驗
    5.3 考慮多軌道圈次和存儲容量約束的任務預規(guī)劃仿真
    5.4 任務重規(guī)劃算法仿真驗證
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]敏捷成像衛(wèi)星調度的改進量子遺傳算法[J]. 王海蛟,賀歡,楊震.  宇航學報. 2018(11)
[2]敏捷凝視衛(wèi)星密集點目標聚類與最優(yōu)觀測規(guī)劃[J]. 耿遠卓,郭延寧,李傳江,馬廣富,李文博.  控制與決策. 2020(03)
[3]衛(wèi)星自主與協(xié)同任務調度規(guī)劃綜述[J]. 向尚,陳盈果,李國梁,邢立寧.  自動化學報. 2019(02)
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[6]基于能量最優(yōu)的敏捷遙感衛(wèi)星在軌任務規(guī)劃[J]. 趙琳,王碩,郝勇,劉源.  航空學報. 2017(06)
[7]敏捷衛(wèi)星任務規(guī)劃問題研究現(xiàn)狀與展望[J]. 李志亮,李小將,王志恒.  裝備學院學報. 2016(01)
[8]敏捷成像衛(wèi)星自主任務規(guī)劃方法[J]. 劉嵩,陳英武,邢立寧,孫凱.  計算機集成制造系統(tǒng). 2016(04)
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博士論文
[1]基于強化學習的衛(wèi)星規(guī)�；诰�調度方法研究[D]. 王海蛟.中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心) 2018
[2]敏捷衛(wèi)星姿態(tài)快速機動與穩(wěn)定控制方法研究[D]. 葉東.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]成像偵察衛(wèi)星調度問題研究[D]. 賀仁杰.國防科學技術大學 2004

碩士論文
[1]敏捷成像衛(wèi)星任務規(guī)劃方法研究[D]. 杜彬.南京航空航天大學 2019
[2]敏捷光學成像衛(wèi)星多類型任務組合規(guī)劃方法研究[D]. 董軒鴻.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]基于改進遺傳算法的微小衛(wèi)星自主任務規(guī)劃方法研究[D]. 王法瑞.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[4]敏捷衛(wèi)星自主任務規(guī)劃系統(tǒng)與重規(guī)劃方法研究[D]. 何永明.國防科學技術大學 2016
[5]三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)機動的時間最優(yōu)控制[D]. 郭金良.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[6]三軸穩(wěn)定航天器姿態(tài)最優(yōu)控制方法研究[D]. 黃靜.哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：3182050