面向敏捷衛星組網的協同規劃與最佳化方法研究

《面向敏捷衛星組網的協同規劃與最佳化方法研究》是依託哈爾濱工業大學，由姜維擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向敏捷衛星組網的協同規劃與最佳化方法研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：姜維

項目摘要

衛星任務規劃是衛星系統核心模組，直接影響衛星系統的工作效益。作為新一代衛星，敏捷衛星具有靈活多樣動作、多種工作模式、具備風險應對能力、易於組網等特點，而敏捷衛星組網對衛星任務規劃問題提出新的挑戰：任務執行協同模式更為複雜、規劃需考慮風險控制以及規劃求解空間更大問題。本課題針對上述規劃中面臨的關鍵問題展開研究，提出採用雙層貝葉斯網路模型進行協同模式挖掘，提出基於貝葉斯網路的風險評估及在規劃模型中引入風險控制的方法，探索強化學習機制進行大規模求解中的智慧型協同最佳化參數學習。通過這些不確定性決策問題研究，結合現有的確定性任務規劃理論和方法，以期建立和完善一套具有自動協同模式挖掘、具備風險控制能力、適用於大規模組網中任務規劃的理論和方法，旨在針對新一代衛星實際大規模組網時，提高其規劃系統的智慧型化水平和規劃方案的性能。

結題摘要

衛星任務規劃是衛星系統核心模組，直接影響衛星系統的工作效益。衛星組網協同任務規劃問題已經成為當前衛星系統建設的一個重要研究問題，他既涉及到技術問題，又涉及到管理問題。本項目從幾方面開展了研究工作，主要包括：研究整合了靜態目標和互動式任務的業務處理過程，整合了常規任務和應急性任務的業務處理過程，設計了任務規劃系統架構；依據最佳化內容和最佳化問題的需求，建立了多種任務規劃模型，設計了最佳化目標和構建了約束條件，形成了包括協同任務規劃在內的多種任務規劃需求；項目完成了帶有中繼星、地面站等多種數傳設備的任務規劃模型和相應求解算法；項目研究中，將風險控制引入到任務規劃建模過程中，提高了規劃方式實施的穩定性；從四個方面構建了多種求解算法，包括基於規則的算法、智慧型最佳化求解算法、組合最佳化求解算法以及分散式並行最佳化求解算法；分別對常規任務、應急性任務最佳化，對靜止目標觀測和移動目標觀測最佳化，實現多種業務處理，多種模型最佳化求解；將任務規劃最佳化理論方法集成，並構建了分散式仿真系統。將任務需求處理、資源管理、任務規劃業務處理、任務最佳化求解、仿真演示等功能集成在分散式仿真系統中，不僅實現了對理論方法進行驗證評價，還能用於任務規劃系統建設的方案分析以及為進一步研究提供技術保障。隨著技術發展和社會需求的增強，衛星任務規劃問題將會面臨新的挑戰性問題，未來有必要持續對各新的問題深入研究，並建立有效解決方案。