《適應動態拓撲結構的衛星協同任務規劃技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由李軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：適應動態拓撲結構的衛星協同任務規劃技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李軍
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著我國在軌衛星數量不斷增加，今後發展形成一個高、中、低軌道結合，大、中、小衛星協同，多解析度互補的對地觀測網路。多顆衛星分布在對地觀測網路中以協同方式完成對地觀測任務將是未來獲取遙感信息的重要手段。動態拓撲結構下多星協同任務規劃問題除了具有傳統衛星任務規劃問題的非線性、約束複雜等特點外，還具有網路拓撲結構動態變化、控制分散化、隨機化、信息局部化等特點。本研究重點針對多星協同任務規劃的模型與分散式求解框架、規劃任務信息快速路由技術、對地觀測網路拓撲控制技術、以及針對不同問題特點的衛星協同規劃模型與算法等問題進行研究，具有重要的理論意義與套用價值。
結題摘要
本項目針對適應動態拓撲結構的衛星協同任務規劃技術這一新而複雜的問題展開研究，主要研究工作及取得的成果如下： 1、建立了動態拓撲航天遙感網路模型與框架。 一方面，對動態拓撲航天遙感網路的層次結構進行了分析，並將其映射為Holonic組織模型。另一方面，從基本的規劃問題出發，分析了衛星分散式協同任務規劃問題的要素，建立了衛星協同任務規劃問題的分散式求解框架。 2、研究了對地觀測網路拓撲控制技術 針對信息實時獲取條件下的衛星協同任務規劃問題，建立了衛星分散式約束最佳化模型，提出了基於Nash最優與合作協同進化相結合的分散式最佳化疊代求解方法。針對通信延遲條件下的衛星協同最佳化決策問題，建立了衛星協同最佳化決策模型，提出了適應延遲通信的統一處理策略，設計了衛星最佳化策略的搜尋方法。 3、提出動態拓撲結構下的協同任務規劃模型及算法 （1）提出了基於改進契約網的多星分散式任務規劃方法。借鑑模式識別領域的聚類思想，提出了基於Mean Shift聚類的單星任務規劃Agent投標降載算法，選出具有代表性的標書進行投標操作，在保證了標書多樣性、算法最佳化性的同時，減少了評標過程的計算壓力。 （2）提出了面向多用戶的衛星方案融合算法。描述了在基於VMOC的衛星任務規劃體系下的多用戶方案融合問題，建立了用戶方案圖模型，採用插入、合併、仲裁運算元來消解方案間的衝突，保證對用戶的及時回響。 （3）為充分利用成像任務資源，設計實現了考慮衛星連續側擺的衛星成像任務規划算法和衛星具有不同數據壓縮比的數傳任務調度算法。該方法能夠保證平台對於應急任務處理實時性的要求，並滿足用戶的實際需求。 （4）針對已經建立的多個衛星規劃調度系統管理著不同的衛星簇，星簇之間相互孤立且存在差異性這一特殊情況，考慮如何在不改變原星簇任務規劃器的前提下，將多個孤立的星簇任務規劃器耦合成一個複雜的對地觀測系統。設計了專家系統技術結合自適應蟻群算法的任務分配方法，能夠解決多星簇任務分配問題。設計了基於衝突修正策略的多星數傳規劃遺傳算法。實驗表明，該算法較傳統數傳資源規劃方法能夠有效提升數傳資源利用率，從而較好地解決衛星數傳規劃問題。 （5）提出了帶有衝突消解的標籤約束最短路徑尋優方法，並基於此方法提出了面向應急觀測任務的衛星簇觀測數傳全鏈路任務規划算法 4、構建了動態拓撲結構下的衛星協同任務規劃實驗系統，促進本研究成果向產業化方向轉化。
