敏捷成像衛(wèi)星由于其較強(qiáng)的姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力,使其在對(duì)地成像任務(wù)中具有更大的靈活性和更高的執(zhí)行效率。隨著對(duì)地觀測(cè)任務(wù)的日益復(fù)雜繁多,地面測(cè)控中心對(duì)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)管控負(fù)擔(dān)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(wù)執(zhí)行效率。衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃技術(shù)是衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)自主化和智能化的一項(xiàng)重要技術(shù)。敏捷成像衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃問題具有約束條件多、搜索空間廣泛的特點(diǎn),目前已被證明是一類NP-hard（non-deterministic polynomial hard）問題。本文中,主要針對(duì)單敏捷成像衛(wèi)星對(duì)多點(diǎn)目標(biāo)的自主任務(wù)預(yù)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(duì)成像衛(wèi)星的自主任務(wù)預(yù)規(guī)劃問題,綜合考慮目標(biāo)時(shí)間窗口約束、衛(wèi)星存儲(chǔ)容量約束、衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力約束、衛(wèi)星運(yùn)行軌道約束、地球自轉(zhuǎn)約束等多種約束條件,以最大化任務(wù)觀測(cè)收益和最小化能量消耗為指標(biāo)函數(shù),將目標(biāo)觀測(cè)序列、目標(biāo)開始觀測(cè)時(shí)刻和衛(wèi)星姿態(tài)軌跡設(shè)為優(yōu)化變量,建立了成像衛(wèi)星任務(wù)預(yù)規(guī)劃模型。設(shè)計(jì)了基于自適應(yīng)遺傳算法和Gauss偽譜法的求解框架,充分利用兩者的優(yōu)勢(shì),利用自適應(yīng)遺傳算法完成觀測(cè)序列和開始觀測(cè)時(shí)刻的求解,之后根據(jù)求解結(jié)果得出各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的衛(wèi)星姿... 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃問題研究現(xiàn)狀
        1.2.2 衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
第2章 任務(wù)規(guī)劃問題建模
    2.1 坐標(biāo)系定義與坐標(biāo)變換
        2.1.1 坐標(biāo)系定義
        2.1.2 坐標(biāo)系變換
    2.2 敏捷衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃問題分析
        2.2.1 任務(wù)輸入和輸出
        2.2.2 任務(wù)的約束條件與優(yōu)化指標(biāo)
        2.2.3 問題假設(shè)與相關(guān)簡(jiǎn)化
    2.3 敏捷成像衛(wèi)星任務(wù)預(yù)規(guī)劃問題建模
        2.3.1 變量定義
        2.3.2 任務(wù)預(yù)規(guī)劃問題建模
    2.4 敏捷成像衛(wèi)星任務(wù)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(wù)重規(guī)劃問題建模
    2.5 衛(wèi)星存儲(chǔ)空間約束與數(shù)據(jù)獲取下行模型
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于遺傳算法與Gauss偽譜法的任務(wù)預(yù)規(guī)劃求解算法設(shè)計(jì)
    3.1 遺傳算法與Gauss求解框架設(shè)計(jì)
    3.2 衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)相關(guān)約束條件處理
        3.2.1 衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)觀測(cè)時(shí)刻姿態(tài)確定
        3.2.2 衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)最短時(shí)間估計(jì)
        3.2.3 衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)最小能耗估計(jì)
    3.3 自適應(yīng)遺傳算法設(shè)計(jì)
        3.3.1 編碼與解碼方式
        3.3.2 遺傳算子設(shè)計(jì)
        3.3.3 適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算
    3.4 基于Gauss偽譜法的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)路徑規(guī)劃
        3.4.1 衛(wèi)星姿態(tài)最優(yōu)機(jī)動(dòng)問題描述
        3.4.2 基于Gauss偽譜法的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 啟發(fā)式任務(wù)重規(guī)劃算法設(shè)計(jì)
    4.1 問題分析
    4.2 啟發(fā)式任務(wù)重規(guī)劃算法設(shè)計(jì)
        4.2.1 迭代式目標(biāo)觀測(cè)時(shí)刻確定方法
        4.2.2 任務(wù)直接插入的重規(guī)劃算法
        4.2.3 基于任務(wù)局部調(diào)整的重規(guī)劃算法
        4.2.4 基于任務(wù)刪除的重規(guī)劃算法
    4.3 本章小結(jié)
第5章 任務(wù)規(guī)劃算法仿真驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 單軌道圈次下的任務(wù)預(yù)規(guī)劃對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)
    5.3 考慮多軌道圈次和存儲(chǔ)容量約束的任務(wù)預(yù)規(guī)劃仿真
    5.4 任務(wù)重規(guī)劃算法仿真驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]基于改進(jìn)遺傳算法的微小衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃方法研究[D]. 王法瑞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]敏捷衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)與重規(guī)劃方法研究[D]. 何永明.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[5]三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的時(shí)間最優(yōu)控制[D]. 郭金良.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 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(xué) 2010



本文編號(hào)：3182050