本文關(guān)鍵詞：航天測(cè)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》 2011年

航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度模型及其拉格朗日松弛求解算法

康寧  

【摘要】：航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度是在給定的天地基測(cè)控資源配置下,將天地基測(cè)控資源及使用時(shí)間合理地分配給高中低軌道航天器,盡可能滿足高中低軌道航天器的航天測(cè)控需求。航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題是一個(gè)帶時(shí)間窗口的組合最優(yōu)化問題,具有約束種類繁多,涉及因素較多且關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)。該問題的建模和求解都具有很大的困難。對(duì)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題模型及求解算法進(jìn)行研究,可以支持航天測(cè)控系統(tǒng)的頂層規(guī)劃與決策,為航天測(cè)控管理部門提供測(cè)控調(diào)度方案依據(jù)。全文主要的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括: (1)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度模型研究 分析了任務(wù)可用時(shí)間窗口作為航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度決策變量的不足之處,提出了任務(wù)可能開始時(shí)刻的概念。論述了以任務(wù)可能開始時(shí)刻作為航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度決策變量的特點(diǎn)。根據(jù)約束的強(qiáng)度將所有約束區(qū)分為硬約束和軟約束,并在航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度中區(qū)別對(duì)待。根據(jù)約束的對(duì)象將所有硬約束歸納為四類約束:時(shí)間窗口約束、測(cè)控任務(wù)約束、測(cè)控設(shè)備約束和航天器約束。綜合考慮了航天器用戶方和測(cè)控設(shè)備管理方對(duì)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度的要求,提出了航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)。用任務(wù)可能開始時(shí)刻作為決策變量分別對(duì)各種類型硬約束和目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了形式化描述,建立了航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度0-1整數(shù)規(guī)劃模型。該模型能夠更充分地利用測(cè)控設(shè)備資源,并克服了其它模型不易設(shè)計(jì)最優(yōu)解求解算法的缺點(diǎn),為設(shè)計(jì)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題上界和可行解的求解算法打下了模型基礎(chǔ)。 (2)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題上界求解方法研究 針對(duì)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度0-1整數(shù)規(guī)劃模型,設(shè)計(jì)了三種松弛策略及對(duì)應(yīng)的航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度拉格朗日松弛問題,并研究了具體的求解方法,討論了松弛策略的選取方法。為了求解航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題上界,論文構(gòu)造了航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度拉格朗日對(duì)偶問題。在一般次梯度優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了歷史次梯度優(yōu)化算法求解拉格朗日對(duì)偶問題,并證明了歷史次梯度優(yōu)化算法在收斂性方面優(yōu)于一般次梯度優(yōu)化算法。運(yùn)用歷史次梯度優(yōu)化算法得到的航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題較優(yōu)上界,可以評(píng)價(jià)其它啟發(fā)式算法的優(yōu)劣和當(dāng)前想定配置的合理性。 (3)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題最優(yōu)解求解方法研究 航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度的目的是得到當(dāng)前想定配置下的航天測(cè)控調(diào)度方案。當(dāng)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題規(guī)模較小時(shí),在可以接受的時(shí)間內(nèi)得到航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題的最優(yōu)解是有可能的。論文分析了求解上界過程中得到的航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度啟發(fā)式信息,利用啟發(fā)式信息設(shè)計(jì)了分枝策略,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造了求解航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題最優(yōu)解的基于拉格朗日松弛的分枝定界算法。 (4)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題滿意解求解方法研究 當(dāng)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題規(guī)模較大時(shí),難以在可以接受的時(shí)間內(nèi)求得問題的最優(yōu)解。針對(duì)這種情況,論文利用航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度啟發(fā)式信息設(shè)計(jì)了固定變量選擇策略,結(jié)合拉格朗日松弛算法設(shè)計(jì)了基于固定-松弛策略的拉格朗日啟發(fā)式算法,在可以接受的時(shí)間內(nèi)求得航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題的一個(gè)滿意解,可以較好地滿足大規(guī)模航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度問題的需要。 (5)航天測(cè)控調(diào)度方案優(yōu)化方法研究 由于求解航天測(cè)控調(diào)度方案時(shí)沒有考慮航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度的軟約束,因此,論文設(shè)計(jì)了根據(jù)航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度的軟約束對(duì)航天測(cè)控調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化的方法。由于用任務(wù)可能開始時(shí)刻作為航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度的決策變量時(shí),人為地對(duì)測(cè)控任務(wù)執(zhí)行時(shí)間增加了約束。因此,設(shè)計(jì)了通過去除增加的約束對(duì)航天測(cè)控調(diào)度方案的測(cè)控時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化的方法。通過對(duì)航天測(cè)控調(diào)度方案的優(yōu)化,減少了對(duì)軟約束的違反情況,增大了測(cè)控設(shè)備利用率。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：V556
【目錄】：

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【引證文獻(xiàn)】

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【參考文獻(xiàn)】

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3 ;北京航天測(cè)控技術(shù)開發(fā)公司[J];航天工業(yè)管理;2008年03期

4 李京頤;數(shù)據(jù)庫技術(shù)在航天測(cè)控任務(wù)中的應(yīng)用[J];飛行器測(cè)控學(xué)報(bào);2000年02期

5 ;北京航天測(cè)控技術(shù)開發(fā)公司[J];航天工業(yè)管理;2008年04期

6 李國強(qiáng);二○○四年航天測(cè)控技術(shù)研討會(huì)情況簡(jiǎn)報(bào)[J];飛行器測(cè)控學(xué)報(bào);2004年04期

7 唐躍平,劉志勇,李詠強(qiáng);現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其在航天測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);1999年01期

8 王寶華,方東;航天測(cè)控虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J];飛行器測(cè)控學(xué)報(bào);2002年01期

9 姜昌;憶陳芳允先生和張翰英同志在航天測(cè)控領(lǐng)域活動(dòng)中的二、三事[J];遙測(cè)遙控;2000年04期

10 李志強(qiáng),尚宏,肖良鋼;以空間作戰(zhàn)為目標(biāo)的航天測(cè)控發(fā)展對(duì)策研究[J];飛行器測(cè)控學(xué)報(bào);2004年03期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魏晨曦;;美國航天測(cè)控資源的現(xiàn)狀及展望[A];第二十三屆全國空間探測(cè)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2010年

2 李釗;杜紅梅;;航天測(cè)控資源調(diào)度問題與方法研究[A];第13屆中國系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

3 李強(qiáng);李波;王付生;陳曉斌;;仿真技術(shù)在航天測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用[A];二○○一年中國系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

4 胡紹林;許愛華;安振軍;黃劉生;;航天外測(cè)數(shù)事后處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真評(píng)估[A];'2006系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

5 侯志昆;康學(xué)海;;Ka頻段衛(wèi)星通信在航天測(cè)控中的應(yīng)用[A];衛(wèi)星通信新業(yè)務(wù)新技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

6 楊曉斌;;分布式測(cè)控計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（上冊(cè)）[C];1999年

7 肖金友;;我國航天發(fā)測(cè)與測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展思路[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊(cè)）[C];2001年

8 丁溯泉;于志堅(jiān);;S/X航天測(cè)控與數(shù)傳接收統(tǒng)一信道體制研究[A];中國空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測(cè)專業(yè)委員會(huì)第十五次學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

9 陳谷倉;歐宏武;王元?dú)J;侯孝民;;面向?qū)ο蠓抡嬖诤教鞜o線電測(cè)控仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];中國體視學(xué)學(xué)會(huì)圖像分析專業(yè)、中國體視學(xué)學(xué)會(huì)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)、中國航空學(xué)會(huì)信號(hào)與信息處理專業(yè)第一屆聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

10 李玉書;;空間目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)技術(shù)發(fā)展及啟示[A];中國空間科學(xué)學(xué)會(huì)第七次學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議手冊(cè)及文集[C];2009年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 特約記者 馬璟;[N];解放軍報(bào);2010年

2 馬璟　記者 陳瑜;[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 施春霞;[N];中國船舶報(bào);2006年

4 杜吟;[N];中國質(zhì)量報(bào);2006年

5 記者　相曉冬;[N];中國企業(yè)報(bào);2006年

6 杜吟;[N];中國質(zhì)量報(bào);2007年

7 新華社記者　奚啟新　本報(bào)記者　廖文根;[N];人民日?qǐng)?bào);2005年

8 原三虎　吳云帆 石峰;[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

9 航測(cè);[N];中國航天報(bào);2000年

10 本報(bào)記者 許斌;[N];中國航天報(bào);2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 康寧;航天測(cè)控優(yōu)化調(diào)度模型及其拉格朗日松弛求解算法[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 車雙良;高精度光電測(cè)控系統(tǒng)及其控制策略研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2003年

3 凌曉冬;多星測(cè)控調(diào)度問題建模及算法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 牟建明;中頻數(shù)字化接收機(jī)基帶設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

2 葉媛;新一代航天測(cè)控系統(tǒng)中載波同步和信號(hào)解調(diào)的研究[D];燕山大學(xué);2004年

3 劉陽;統(tǒng)一擴(kuò)頻測(cè)控的信號(hào)捕獲及其抗干擾分析[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2003年

4 張睿;數(shù)字分集接收機(jī)的研究[D];重慶大學(xué);2005年

5 郭冠鵬;UPnP技術(shù)在航天測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2008年

6 陳鑄;數(shù)字分集接收機(jī)的研究[D];重慶大學(xué);2006年

7 周雪松;航天測(cè)控中的中頻數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2009年

8 張芳;PM體制下極化分集合成技術(shù)的研究[D];燕山大學(xué);2004年

9 許逸飛;MPSK中頻數(shù)字接收機(jī)載波頻偏估計(jì)方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

10 李海玲;航天測(cè)控數(shù)據(jù)處理平臺(tái)核心算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：航天測(cè)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：120932