卫星有效载荷规划与调度的算法及仿真

摘要

在现代航天事业中,对航天器自主能力的要求越来越高.智能规划与调度是实现航天器自主控制的关键技术之一,其研究和应用具有很大的意义.该文主要研究卫星有效载荷的规划与调度问题.卫星为了完成多种飞行任务往往装备了几种类型的有效载荷,这些载荷要共享卫星上的各种资源.在卫星资源受限时,规划与调度应该能够根据有效载荷的优先等级、资源请求和卫星的资源情况,合理安排各个载荷的工作状态,在满足各种资源约束的前提下最大限度的获取科学数据.对有效载荷进行规划和调度可以优化卫星的资源配置,提高有效载荷系统的整体工作效率.该文首先介绍了规划与调度技术的相关理论和在航天领域的应用情况,总结出规划与调度设计需要研究的知识.然后分析了有效载荷规划与调度问题的模型和算法,包括规划时间段的划分、卫星资源条件的计算、有效载荷资源约束的分析、任务模型的建立、任务优先级的设置和计算以及各种基于优先级的资源调度算法等内容.通过大量的研究工作,开发了一个对地观测卫星有效载荷的规划与调度演示系统.该系统可以在卫星资源受限的情况下对有效载荷进行规划与调度,实现资源的优化配置.该系统的模型和算法具有一定的通用性,经过适当的改进,成功应用在探月卫星有效载荷的规划与调度问题上.通过对仿真结果的分析,证明了该系统用于有效载荷的规划与调度是可行的、有效的.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1课题的背景和意义

1.2本文所做的主要工作

1.3本文的内容安排

第二章规划与调度的相关理论和应用

2.1规划技术

2.1.1规划的基本概念

2.1.2各种形式的规划技术

2.2调度技术

2.2.1调度的基本概念

2.2.2常用的调度方法

2.3智能规划与调度在航天中的应用

2.3.1深空一号的规划与调度系统

2.3.2 PARR系统

2.3.3哈勃太空望远镜的调度

2.4小结

第三章卫星有效载荷规划与调度的模型

3.1对地观测卫星简介

3.2卫星的资源分析

3.3有效载荷的资源约束

3.4规划时间段的划分

3.5任务模型

3.6任务规划问题的系统描述

第四章卫星有效载荷规划与调度的算法

4.1任务优先级的设置和计算

4.1.1有效载荷的重要性系数

4.1.2任务优先级的计算

4.2解决资源约束的调度算法

4.3动态规划算法概述

4.3.1动态规划的研究对象和特点

4.3.2动态规划的基本概念

4.3.3动态规划的基本方程

4.3.4动态规划的递推方法

4.3.5用动态规划法对任务进行规划的优越性

第五章探月卫星有效载荷的规划与调度

5.1探月卫星及其有效载荷的相关参数

5.1.1探月卫星的轨道参数

5.1.2探月卫星提供的资源条件

5.1.3有效载荷系统

5.3确定判断时刻

5.4计算任务的优先级

5.4.1设定有效载荷的重要性系数

5.4.2月表区域的划分

5.4.3计算任务的优先级

5.5规划算法

5.5.1第1种情况及算法

5.5.2第2种情况及算法

5.5.3第3种情况及算法

5.5.4第4种情况及算法

5.5.5算法小结

5.6程序简介

第六章仿真结果及分析

6.1仿真结果

6.1.1正确性分析

6.1.2有效性分析

6.2仿真结果的优化

结束语

参考文献

致谢