【摘要】：隨著國際空間科學(xué)衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展,空間科學(xué)與人們的生活聯(lián)系越來越多。天文觀測是進行空間科學(xué)探索的重要方式,天文衛(wèi)星觀測任務(wù)規(guī)劃對觀測成果的獲取是非常重要的。對宇宙空間中出現(xiàn)的爆發(fā)源等機遇目標(biāo)ToO(Target of Opportunity)觀測是天文觀測的一個顯著特點。由于機遇目標(biāo)往往時效性要求高,且蘊含著非常豐富的科學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律,因此當(dāng)出現(xiàn)機遇目標(biāo)時,要快速對機遇目標(biāo)進行響應(yīng),插入機遇目標(biāo)觀測,打斷原有的觀測方案,對觀測方案進行任務(wù)重規(guī)劃,以獲得更高的科研觀測收益。天文衛(wèi)星的總體任務(wù)觀測收益是由初始任務(wù)規(guī)劃方案和機遇目標(biāo)任務(wù)重規(guī)劃后的方案共同決定的。因此開展天文衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃和機遇目標(biāo)的任務(wù)重規(guī)劃研究對獲得更多、更有意義的科學(xué)數(shù)據(jù),使得科學(xué)產(chǎn)出更大化具有重要意義。研究天文衛(wèi)星機遇目標(biāo)任務(wù)重規(guī)劃問題,不可避免地,首先要研究天文衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃問題,并在此基礎(chǔ)上開展機遇目標(biāo)的重規(guī)劃研究。針對天文衛(wèi)星觀測任務(wù)規(guī)劃和機遇目標(biāo)任務(wù)重規(guī)劃問題,在廣泛調(diào)研國內(nèi)外研究人員相關(guān)的研究理論和成果之上,分析了天文衛(wèi)星機遇目標(biāo)任務(wù)的特點,研究了基于規(guī)則的啟發(fā)式算法和遺傳算法求解任務(wù)規(guī)劃問題,并設(shè)計了一種動態(tài)插入機遇目標(biāo)任務(wù)的任務(wù)重規(guī)劃算法。本文主要工作及創(chuàng)新如下:(1)針對天文衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃和機遇目標(biāo)任務(wù)的特點,分析了天文衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的各種要素。提出最大化任務(wù)規(guī)劃總收益和最小化重規(guī)劃后的任務(wù)規(guī)劃方案與原始任務(wù)規(guī)劃方案的距離的任務(wù)重規(guī)劃目標(biāo),歸納了天文衛(wèi)星機遇目標(biāo)任務(wù)重規(guī)劃的任務(wù)規(guī)劃過程。(2)建立了天文衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃問題模型,提出了一種高效的基于規(guī)則的啟發(fā)式任務(wù)規(guī)劃求解算法,設(shè)計了任務(wù)權(quán)重和靜態(tài)任務(wù)優(yōu)先度兩種啟發(fā)規(guī)則因子,在任務(wù)規(guī)劃過程中采用嘗試移位方法減少與已安排任務(wù)的沖突,插入更多高優(yōu)先級任務(wù)。同時,設(shè)計了一種改進的遺傳算法進行對比試驗。實驗仿真結(jié)果表明,本文所設(shè)計的基于規(guī)則的啟發(fā)式算法針對長周期的高密度任務(wù)規(guī)劃問題,能夠高效的得到有效解,遺傳算法在任務(wù)量非常大的時候收斂速度和求解效率都不及基于規(guī)則的啟發(fā)式算法。(3)天文衛(wèi)星機遇目標(biāo)任務(wù)重規(guī)劃是對動態(tài)到達的機遇目標(biāo)任務(wù)進行規(guī)劃。對天文機遇目標(biāo)任務(wù)重規(guī)劃問題進行了建模,采用本文設(shè)計的基于規(guī)則的啟發(fā)式算法生成原始任務(wù)規(guī)劃方案,提出了基于開始時刻擁擠度和靜態(tài)任務(wù)優(yōu)先度的啟發(fā)式算法,在原始規(guī)劃方案的基礎(chǔ)上進行動態(tài)調(diào)整插入機遇目標(biāo)任務(wù),解決了機遇目標(biāo)重規(guī)劃生成的新任務(wù)規(guī)劃方案與原始任務(wù)方案差別巨大和求解時間效率低的問題,同時滿足了機遇目標(biāo)時效性高的要求。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V474.1;P111

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本文編號：2653185