成像卫星任务规划与调度算法研究(王茂才等)PPT模板
成像卫星协同任务规划模型与算法
卫星总体方案设计 PPT课件
500km（太阳同步圆轨道） 97.4º
94.6min 11:00
CZ-2C、CZ-2D等单独发射
0.0001º/s 0.05º
0.0001º/s 3º/s
小于20s
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卫星总体方案设计
配
总体性能参数确定与分
卫星平台总体方案主要技术指标
(5) 电源系统 供电阵输出功率（末期） 蓄电池组额定容量
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卫星总体方案设计
概述
B阶段(详细定义阶段)：详细定义系统和分 系统设计细节，产生分系统需求和设计规范，进 行关键部件的研制。
完成任务的最佳卫星设计方案是什么？为什么？ 所包含的风险是什么？ 实现的计划是什么？ 成本估算是多少？ 是否有为确保计划所必需的长周期项目？
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（Conceptual Design）
总
体
设
初步设计
计
（Preliminary Design）
详细设计 （Detail Design）
制造
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卫星总体方案设计
概述
A阶段(可行性论证阶段)：完成概念设计最 佳方案的选择、可行性验证、技术解决方法的定 义。
要完成任务合理的卫星配置是什么？ 研制中有什么难点(重大成本、计划和技术问题)？ 应该做哪些主要的比较研究和分析？ 花费的成本是多少？ 需要多长时间？
设计阶段 概念设计 初步设计 详细设计
人员比例 1％ 9％ 90％
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卫星总体方案设计
概述
高度的综合性
—综合考虑设计要求的各个方面，进行不同学科 专业间的权衡与协调
多敏捷卫星协同任务规划调度方法
多敏捷卫星协同任务规划调度方法张超;李艳斌【摘要】The agile satellite mission planning is a multi-target combination with a long window,multiple time windows and other complex optimization problem.Based on the image quality,aimed to build an attitude agile earth observation satellite mission planning Portfolio Optimization Model through analysis of attitude agile satelliteneeds,characteristics and constraints,on the basis of the original simulated annealing algorithm,a genetic simulated annealing hybrid algorithm was designed.By the similarity degree and aggregation degree,the mutation probability of the chromosome was increased when the population aggregation degree was large,so as to increase the population diversity.The global searching ability of genetic algorithm is favorable to change the drawback that simulated annealing algorithm is easy to fall into the local minimum point and find better results,which makes the algorithm achieve the balance of global searching ability and local searching ability.The algorithm is validated by the actual satellite mission data.%敏捷卫星任务规划调度是一个具有长时间窗、多时间窗的复杂约束的多目标组合优化问题.基于任务质量,通过分析敏捷卫星对地观测任务规划问题的需求、特点和约束,构建了敏捷卫星任务规划组合优化模型;并在原有模拟退火算法的基础上,设计了基于相似度和聚集度的遗传模拟退火混合算法,通过相似度和聚集度,在染色体变异过程中,当种群聚集度大的时候,增加染色体的变异概率,从而增加种群的多样性.利用遗传算法的全局搜索能力有利于改变模拟退火算法容易陷入局部最小点的缺点,寻找到更优的结果,使算法达到全局搜索能力与局部搜索能力的平衡,经实际卫星任务数据验证算法有效可行.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)022【总页数】7页(P271-277)【关键词】敏捷卫星;任务调度优化;模拟退火算法;遗传算法;并行计算【作者】张超;李艳斌【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄050081【正文语种】中文【中图分类】TP391.75对地观测卫星利用可见光、多光谱、高光谱、合成孔经雷达等星载传感器在运行轨道上对地面目标进行观测，获取地面目标的图像信息。
基于多目标遗传算法的卫星成像任务调度技术
基于多目标遗传算法的卫星成像任务调度技术李军;王钧;陈健;陈慧中;郭玉华【摘要】针对成像卫星的任务调度问题,考虑多种约束条件,提出了成像任务约束图模型.基于多目标优化和遗传算法思想,提出了一种应用于卫星成像任务调度的多目标遗传算法,详细分析了算法的各个关键步骤的设计思想,能够求得基于成像约束图模型的满意解,生成卫星的优化拍摄计划.卫星成像任务调度原型系统的实现和实验结果验证了该模型和算法的合理性和有效性.【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2007(029)007【总页数】5页(P1164-1168)【关键词】成像任务调度;多目标遗传算法;成像约束图【作者】李军;王钧;陈健;陈慧中;郭玉华【作者单位】国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;北京遥感信息研究所,北京100085;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073【正文语种】中文【中图分类】基础科学第 2 9 卷第 7 期系统工程与电子技术V o l.2 9 N o.7 20 0 7 年 7 月 Sy s t e m s E n gi n e e ri n g a n d E l e c t r o n i c s Ju l.2 0 0 7 ——.— _ — _ _ -- - - —— _ _ _ _ — _.- ——— _ —— _ _ _ _ _ _ _ _ _ — _ _ _ — _ — _ — - —— - ——_ _ _ _ ■.————— _ _ _ _ _ _ — _ _ _ _ _._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 文章编号：1 0 01- 5 0 6 X ( 2 0 0 7 ) 0 7 - 1 1 6 4 - 0 5基于多目标遗传算法的卫星成像任务调度技术李军 1 ，王钧 1 ，陈健 2 ，陈慧中 1 ，郭玉华 1(1 ．国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙 4 1 0 0 7 3 ;2 ．北京遥感信息研究所，北京 1 0 0 0 8 5 )摘要：针对成像卫星的任务调度问题，考虑多种约束条件，提出了成像任务约束图模型。
预警卫星系统探测任务调度策略及仿真方法研究
目录摘要 (i)Abstract .............................................................................................................. i ii 第1章绪论 . (1)1.1 预警卫星系统 (1)1.1.1 预警卫星系统工作原理 (1)1.1.2 预警卫星系统发展概况 (3)1.2 预警卫星调度问题及研究进展 (7)1.2.1 预警卫星调度问题 (7)1.2.2 研究现状 (9)1.2.3 待解决问题 (11)1.3 预警卫星系统仿真及研究进展 (12)1.3.1 预警卫星系统仿真问题 (12)1.3.2 研究现状 (13)1.3.3 待解决问题 (14)1.4 主要研究内容及章节安排 (15)1.4.1 研究内容 (15)1.4.2 主要内容及安排 (16)第2章预警卫星覆盖及跟踪能力分析 (18)2.1 引言 (18)2.2 预警卫星星座及探测模型 (18)2.2.1 预警卫星星座模型 (18)2.2.2 预警卫星探测模型 (20)2.3 星座覆盖能力分析 (26)2.3.1 空间覆盖模型 (26)2.3.2 空间覆盖判定方法 (27)2.3.3 算例分析 (28)2.4 多目标跟踪能力分析 (31)2.4.1 多目标跟踪能力分析模型 (31)2.4.2 基于CADET方法的弹道误差估计模型 (32)2.4.3 算例分析 (34)第3章基于任务分解的预警卫星预测式调度方法研究 (37)3.1 引言 (37)3.2 预测式调度任务分析及求解策略 (37)3.2.1 任务分析 (37)3.2.2 求解策略 (38)3.3 预警任务分解方法 (39)3.3.1 目的与需求 (39)3.3.2 约束条件 (39)3.3.3 算例分析 (41)3.4 卫星调度策略分析 (45)3.4.1 调度模型 (45)3.4.2 调度算法 (49)3.4.3 算例分析 (55)3.5 小结 (57)第4章考虑随机事件扰动的预警卫星反应式调度方法研究 (59)4.1 引言 (59)4.2 反应式调度任务分析及求解策略 (59)4.2.1 任务分析 (59)4.2.2 求解策略 (60)4.3 反应式调度模型及求解算法设计 (61)4.3.1 建模分析 (61)4.3.2 求解方法 (64)4.3.3 算例分析 (66)4.4 多指标协同优化分析 (68)4.4.1 基本原理 (68)4.4.2 优化模型 (69)4.4.3 算例分析 (70)4.5 小结 (73)第5章预警卫星系统仿真建模规则及模型服务方法研究 (74)5.1 引言 (74)5.2 研究范畴 (74)5.3 基于SOA的仿真建模规则 (75)5.3.2 模型库 (78)5.4 面向模型驱动工程的仿真引擎开发 (81)5.4.1 需求、特点与结构 (81)5.4.2 混合模型驱动 (83)5.4.3 多种类驱动模式 (87)5.5 柔性复杂模型调试 (89)5.5.1 闭环调试 (89)5.5.2 开环调试 (90)5.6 开发实例 (90)5.6.1 模型开发 (90)5.6.1 系统开发 (92)5.7 小结 (93)第6章预警卫星系统仿真平台构建与应用实例 (95)6.1 引言 (95)6.2 基于并行工程理论的仿真平台建设 (95)6.2.1 仿真平台系统结构 (95)6.2.2 功能及特点 (96)6.2.3 性能测试及分析 (98)6.3 试验设计 (100)6.4 预警卫星系统仿真及结果分析 (102)6.4.1 仿真结果 (102)6.4.2 误差分析 (104)6.5 小结 (105)第7章结论与展望 (107)7.1 研究成果 (107)7.2 研究展望 (108)致谢 (110)参考文献 (112)作者在学期间取得的学术成果 (120)附录A 多星定轨结果 (122)附录B 仿真引擎测试结果 (124)表1-1 SBIRS及卫星性能参数 (4)表1-2 SBIRS部署计划 (4)表1-3 STSS及卫星性能参数 (5)表1-4 俄罗斯预警卫星发展 (6)表2-1 仿真试验参数设置 (28)表2-2 800km空间覆盖分析 (29)表2-3 1500km空间覆盖分析 (30)表2-4 24/3/2构型的预警星座的空间覆盖能力 (30)表3-1 导弹初始轨道根数 (41)表3-2 目标一预警任务分解归纳表 (42)表3-3 目标二预警任务分解归纳表 (43)表3-4 目标三预警任务分解归纳表 (44)表3-5 调度策略表 (57)表4-1 新目标预警任务的分解情况 (66)表4-2 最优解（方案）属性及优先级排列 (71)表5-1 模型属性及元素集合 (80)表5-2 SatDynData数据构成 (91)表5-3 MisKeyPointEstData数据构成 (92)表6-1 平台配置 (102)表6-2 模型（目标）配置 (102)表6-3 预警效果统计表 (104)表A-1 三星定轨结果统计 (122)表A-2 四星定轨结果统计 (123)表B-1 试验模型属性 (124)表B-2 试验模型属性 (125)表B-3 试验初始配置 (127)图 1-1 预警卫星系统作战流程示意图 (2)图 1-2 预警卫星调度问题的研究范围 (7)图 1-3 预警卫星调度过程示意图 (8)图 2-1 预警卫星与目标观测几何构型图 (21)图 2-2 太阳/月球为观测背景示意图 (22)图 2-3 预警卫星空间探测模型 (26)图 2-4 800km 空间覆盖情况 (29)图 2-5 1500km 空间覆盖情况 (29)图 2-6 低轨预警星座对多目标探测分配策略示意图 (31)图 2-7 目标定轨结果 (35)图 2-8 目标位置误差主轴变化（500,300t s period s ==） (35)图 3-1 预测式调度算法求解过程 (38)图 3-2 目标一预警任务分解 (42)图 3-3 目标二预警任务分解 (43)图 3-4 目标三预警任务分解 (44)图 3-5 染色体编码示意图 (51)图 3-6 初始解生成过程 (52)图 3-7 分组交叉 (53)图 3-8 多点交叉 (54)图 3-11 算法运行流程 (55)图 3-12 最优解及决策变量的变化情况 (56)图 3-13 调度最优方案 (57)图 4-1 反应式调度求解策略 (60)图 4-2 时间窗口及各类目标集合示意图 (61)图 4-4 抢占-修复式调度模型 (63)图 4-5 新目标出现情况的重调度方案 (67)图 4-6 预警卫星失效情况的重调度方案 (68)图 4-7 最优解数量变化 (70)图 4-8 新目标出现情况下多指标协同优化 (71)图 4-9 最优解数量变化 (72)图 4-10 预警卫星失效情况下多指标协同优化 (73)图5-2 模型执行语义 (76)图5-3 初始化函数 (77)图5-4 仿真推进函数 (77)图5-5 后处理函数 (77)图5-6 回调函数 (78)图5-7 模型查询和维护示意图 (79)图5-8 SIM.Engine 功能及结构示意图 (82)图5-9 EXE模型驱动原理图 (83)图5-10 SIM.DllDrive软件结构图 (85)图5-11 SIM.MatlabDrive回调函数结构图 (86)图5-12 程序混编问题解决方法示意图 (86)图5-13 并行驱动模式 (88)图5-14 串行驱动模式 (88)图5-15 SIM.ModDebug执行逻辑图 (89)图5-16 模型及数据流 (91)图5-17 模型及平台组合类图 (93)图5-18 系统开发流程与时间/成本的关系 (93)图6-1 SIM平台整体结构 (95)图6-2 并行运行效率测试 (99)图6-3 I/O执行效率测试 (100)图6-4 试验设计界面 (101)图A-1 三星定轨结果 (122)图A-2 四星定轨结果 (123)图B-1 混合种类模型驱动试验界面 (124)图B-2 输出端口一 (125)图B-3 输出端口二 (125)图B-4 驱动模式试验界面 (125)图B-5 并行驱动模式下模型输出 (126)图B-6 串行驱动模式下模型输出 (126)图B-7 GEO位置 (127)图B-8 GEO速度 (127)摘要预警卫星是导弹防御系统的重要组成部分，其主要功能包括导弹发射点和落点估计，轨道预报及动能拦截武器的引导。
面向成像卫星组网的群任务规划方法探讨
具体而言，约束模型可以包括以下几个方面 ：（1）时间
窗口约束 ：对于每个任务，都有一个时间窗口，表示任
务必须在该时间窗口内完成。这些时间窗口可以用一个
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尚希杰 冯阳 林晓勇等：面向成像卫星组网的群任务规划方法探讨
2023 年第 11 期
时间表来描述，每个时间表包含多个时间段，表示任务
可以在这些时间段内完成。（2）卫星载荷约束 ：每个卫
以通过整数规划算法得到卫星群任务的最优分配方案。
2.3 算法模型
算法模型主要用于描述遗传算法和贪心算法的实现
细节和参数设置。具体而言，遗传算法包括选择、交叉
和变异等操作，需要设置适当的参数如种群大小、交叉
概率和变异概率等。贪心算法包括局部搜索和全局搜索
两个阶段，需要设置适当的搜索策略和启发式函数。
为了提高算法的效率和准确性，可以将算法模型、
Windows 10 操作系统上进行实验仿真。实验所需数据
主要包括成像卫星的任务需求和资源信息，以及卫星之 间的通信和协作约束条件等 [4]。在实验中，设置了 50 个
成像任务和 10 颗卫星，其中每个卫星可以执行 5 个任
务。同时，考虑了卫星之间的通信和协作约束条件，以
确保任务的正确执行和协调。
3.2 实验结果分析
件，如任务之间的优先级关系、任务执行的时序关系等。
这些约束条件可以用一个任务图 G=(V,E) 来描述，其中
V 表示任务集合，E 表示任务之间的优先级和时序关系。
例如，如果任务 i 必须在任务 j 之前执行，可以用一个有
向边 (i, j) 来表示。
成像卫星拍摄任务规划问题中的优化模型，即线性
规划模型如式（1）所示 ：
收稿日期 ：2023-07-23 作者简介 ：尚希杰（1983—），男，山东平度人，硕士，高级工程师，研究方向 ：航天测运控领域、统筹调度天地基资
气象卫星的发展趋势ppt课件
效果有决定性的影响。
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气象卫星在大气科学前沿领域应用的发展趋势
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在大气化学方面，最近的论文已
经提出利用极轨卫星和静止卫星
的遥感反演数据，进行对大气气
溶胶辐射特性参数进一步探究的
方案，随着卫星探测手段和技术
的不断提高，卫星遥感理论和方
速度发展，不同平台的多传感器图像数据也将随之大量涌现，因此研
究图像融合技术必须考虑融合处理的可扩展性，使其能够对新型图像
数据能有较好的适应能力。
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气象卫星数据接受处理系统的发展趋势
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传输频段的扩展（传送模式）
现有气象卫星数据传输的频段大都用L波
段,这是国际电信联盟已划分好的供气象
技术仍
然是一门新兴技术，在理论和实际应用中仍有许多亟待解决的问题，
因此，可靠性仍然是最需要解决的问题之一。
3.2多传感器图像融合的实时性研究，犹豫期数据量很大，在某些
领域的实时性要求很高，因此必须解决海量数据的实时融合方法。
3.3多传感图像融合技术可发展性的研究，由于气象卫星的重要应
用价值，预计在未来，气象卫星及气象卫星传感技术将以前所未有的
红外探测器的短波、中波和长波红外波段
均采用3*3元光伏型HgCdTe器件，工作
温度分别在98K（短波和中波）和81K
（长波）。
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2、静止气象卫星系列用红外探测器，中国的
FY4将在FY2基础上增加成像扫描辐射计的探测通
道，提高天气分析和地球环境变化动态监测能力，
增加大气探测垂直探测仪，获取大气垂直探测资
应用近似算法的光学遥感卫星区域目标成像任务规划方法
应用近似算法的光学遥感卫星区域目标成像任务规划方法史良树;黄鹏;战鹰;朱政霖;马广彬【摘要】Most of the imaging task scheduling study objects of optical remote sensing satellite are based on point target.For region target,most of the researches convert them to point target,which has disadvantages of low-precision and low-efficiency.Additionally,solving the problems of long-period scheduling is time-consuming,and large-area and long-period imaging task scheduling is compared with poor performance.In this paper,imaging task scheduling model is built according to constrain conditions,and optical remote sensing satellite orbit and the track of sub-satellite points are induced and analyzed.The projection of track of sub-satellite points is approximately considered as straight line.The model is solved through region target projected to a line,two-dimension surface region converted to one-dimension linear region.The complexity of solving region target problems is reduced significantly.The side swing is handled in one-dimension linear region,and the performance of solving long-period scheduling problem is improved at the same time.The verification results of HJ-1A satellite show that method presented in this paper can solve the large-area and long-period imaging task scheduling problem in a short time.%光学遥感卫星成像任务规划的研究对象多以点目标为主,对于区域目标的处理,多是将其转化为点目标后求解,因此存在精度不高和效率过低等问题.同时,还存在对于长时间周期的规划问题耗时过长,以及大区域长时间任务规划性能较差等问题.文章根据卫星成像任务规划的约束条件,建立成像任务规划模型,分析并归纳光学遥感卫星轨道及星下点轨迹的特点,认为星下点轨迹在中低纬度区域的投影可近似认为是直线;通过将区域目标向直线投影,将二维平面区域转化为一维线状区域,对模型进行求解.该方法能大幅降低求解区域目标问题的复杂度,在一维线状区域的基础上对侧摆进行处理,同时能够提高长时间周期规划的性能.利用环境减灾-1A(HJ-1A)卫星进行验证,结果表明,文章提出的方法能够在较短的时间内解决大区域长时间成像任务规划问题.【期刊名称】《航天器工程》【年(卷),期】2017(026)002【总页数】7页(P7-13)【关键词】光学遥感卫星;星下点;成像任务规划;近似算法;区域目标【作者】史良树;黄鹏;战鹰;朱政霖;马广彬【作者单位】中国土地勘测规划院,北京 100081;中国科学院遥感与数字地球研究所,北京 100094;中国土地勘测规划院,北京 100081;中国科学院遥感与数字地球研究所,北京 100094;中国科学院遥感与数字地球研究所,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】V474.2;TP391.9光学遥感卫星利用遥感器从太空获取地面影像的技术称为卫星成像技术[1]，正在气象、农业和防灾等领域发挥着重要作用。
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09
第7章卫星调度性能评价及系统研发
第7章卫星 调度性能评 价及系统研 发
01 7.1概述
02 7.2卫星轨道参数分
析
03 7.3卫星对地覆盖分 04 7.4卫星星座系统优
析
化设计
05 7.5星座性能评估体 06 7.6决策支持系统设
系设计
计与实现
第7章卫星调度性能评价及系统 研发
7.7软件实现 参考文献
第4章区域目标调度问题优化设计
A
4.1区域 调度问题 求解步骤
B
4.2区域 调度问题 数学描述
C
4.3区域 调度问题 求解模型
D
4.4区域 调度中的 关键问题
E
4.5参数 优化求解
方法
F
4.6活动 选择求解
方法
第4章区域目标调度问题优化设计
4.7区域调度规划的实现 参考文献
07
第5章复杂约束多星任务规划
10
编后记
编后记
2
0
20感谢聆听 Nhomakorabea成像卫星任务规划与调度算法研究(王茂
才
等
)
演讲人
202X-11-1101《博士后》序言《博士后》序 言
02
前言
前言
03
第1章概述
第1章概述
1.1卫星规划概念 1.2卫星规划调度问题类型 1.3卫星任务规划问题的特点分析 1.4卫星规划问题的复杂性 参考文献
04
第2章卫星任务规划技术研究现状
第2章卫星 任务规划技 术研究现状
2.1任务规划问题研究现状 2.2卫星任务规划问题研究现状 2.3成像卫星任务规划常用模型 参考文献
05
第3章载荷侧摆多星点目标调度算法
第3章载荷侧摆多星点目标调度 算法
3.1相关计算 3.2调度模型 3.3调度算法 3.4仿真算例 参考文献
06
第4章区域目标调度问题优化设计
第5章复杂约束多 星任务规划
5.1复杂约束下多星多任务规划问题 模型 5.2复杂约束下多星调度算法 5.3测试数据 5.4实验及结果分析 参考文献
08
第6章任务动态调度模型与算法
第6章任务动态调度模 型与算法
6.1成像卫星任务动 态调度问题 6.2成像卫星任务动 态调度模型 6.3算法详细设计 6.4实验与分析 参考文献