本文關(guān)鍵詞：航天測控，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】：航天測控優(yōu)化調(diào)度是在給定的天地基測控資源配置下,將天地基測控資源及使用時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控需求。航天測控優(yōu)化調(diào)度問題是一個帶時間窗口的組合最優(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。該問題的建模和求解都具有很大的困難。對航天測控優(yōu)化調(diào)度問題模型及求解算法進行研究,可以支持航天測控系統(tǒng)的頂層規(guī)劃與決策,為航天測控管理部門提供測控調(diào)度方案依據(jù)。全文主要的研究工作和創(chuàng)新點包括: (1)航天測控優(yōu)化調(diào)度模型研究 分析了任務(wù)可用時間窗口作為航天測控優(yōu)化調(diào)度決策變量的不足之處,提出了任務(wù)可能開始時刻的概念。論述了以任務(wù)可能開始時刻作為航天測控優(yōu)化調(diào)度決策變量的特點。根據(jù)約束的強度將所有約束區(qū)分為硬約束和軟約束,并在航天測控優(yōu)化調(diào)度中區(qū)別對待。根據(jù)約束的對象將所有硬約束歸納為四類約束:時間窗口約束、測控任務(wù)約束、測控設(shè)備約束和航天器約束。綜合考慮了航天器用戶方和測控設(shè)備管理方對航天測控優(yōu)化調(diào)度的要求,提出了航天測控優(yōu)化調(diào)度的目標函數(shù)。用任務(wù)可能開始時刻作為決策變量分別對各種類型硬約束和目標函數(shù)進行了形式化描述,建立了航天測控優(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控設(shè)備資源,并克服了其它模型不易設(shè)計最優(yōu)解求解算法的缺點,為設(shè)計航天測控優(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)航天測控優(yōu)化調(diào)度問題上界求解方法研究 針對航天測控優(yōu)化調(diào)度0-1整數(shù)規(guī)劃模型,設(shè)計了三種松弛策略及對應(yīng)的航天測控優(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。為了求解航天測控優(yōu)化調(diào)度問題上界,論文構(gòu)造了航天測控優(yōu)化調(diào)度拉格朗日對偶問題。在一般次梯度優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上,設(shè)計了歷史次梯度優(yōu)化算法求解拉格朗日對偶問題,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。運用歷史次梯度優(yōu)化算法得到的航天測控優(yōu)化調(diào)度問題較優(yōu)上界,可以評價其它啟發(fā)式算法的優(yōu)劣和當前想定配置的合理性。 (3)航天測控優(yōu)化調(diào)度問題最優(yōu)解求解方法研究 航天測控優(yōu)化調(diào)度的目的是得到當前想定配置下的航天測控調(diào)度方案。當航天測控優(yōu)化調(diào)度問題規(guī)模較小時,在可以接受的時間內(nèi)得到航天測控優(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控優(yōu)化調(diào)度啟發(fā)式信息,利用啟發(fā)式信息設(shè)計了分枝策略,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造了求解航天測控優(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)航天測控優(yōu)化調(diào)度問題滿意解求解方法研究 當航天測控優(yōu)化調(diào)度問題規(guī)模較大時,難以在可以接受的時間內(nèi)求得問題的最優(yōu)解。針對這種情況,論文利用航天測控優(yōu)化調(diào)度啟發(fā)式信息設(shè)計了固定變量選擇策略,結(jié)合拉格朗日松弛算法設(shè)計了基于固定-松弛策略的拉格朗日啟發(fā)式算法,在可以接受的時間內(nèi)求得航天測控優(yōu)化調(diào)度問題的一個滿意解,可以較好地滿足大規(guī)模航天測控優(yōu)化調(diào)度問題的需要。 (5)航天測控調(diào)度方案優(yōu)化方法研究 由于求解航天測控調(diào)度方案時沒有考慮航天測控優(yōu)化調(diào)度的軟約束,因此,論文設(shè)計了根據(jù)航天測控優(yōu)化調(diào)度的軟約束對航天測控調(diào)度方案進行調(diào)整優(yōu)化的方法。由于用任務(wù)可能開始時刻作為航天測控優(yōu)化調(diào)度的決策變量時,人為地對測控任務(wù)執(zhí)行時間增加了約束。因此,設(shè)計了通過去除增加的約束對航天測控調(diào)度方案的測控時間進行優(yōu)化的方法。通過對航天測控調(diào)度方案的優(yōu)化,減少了對軟約束的違反情況,增大了測控設(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：V556
【目錄】：

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【引證文獻】

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

10 李玉書;;空間目標探測雷達技術(shù)發(fā)展及啟示[A];中國空間科學(xué)學(xué)會第七次學(xué)術(shù)年會會議手冊及文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 特約記者 馬璟;[N];解放軍報;2010年

2 馬璟　記者 陳瑜;[N];科技日報;2010年

3 施春霞;[N];中國船舶報;2006年

4 杜吟;[N];中國質(zhì)量報;2006年

5 記者　相曉冬;[N];中國企業(yè)報;2006年

6 杜吟;[N];中國質(zhì)量報;2007年

7 新華社記者　奚啟新　本報記者　廖文根;[N];人民日報;2005年

8 原三虎　吳云帆 石峰;[N];科技日報;2010年

9 航測;[N];中國航天報;2000年

10 本報記者 許斌;[N];中國航天報;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)字化接收機基帶設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

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

3 劉陽;統(tǒng)一擴頻測控的信號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)字分集接收機的研究[D];重慶大學(xué);2005年

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

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

7 周雪松;航天測控中的中頻數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計[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)字接收機載波頻偏估計方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

10 李海玲;航天測控數(shù)據(jù)處理平臺核心算法的設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：航天測控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：120932