面向任务的卫星平台载荷配置与应急规划技术

论文摘要

随着快速响应空间技术的发展,对遥感卫星快速发射并应用于应急观测的规划提出了更高的要求。论文分析了面向任务的卫星应急观测规划过程特点,研究了应急观测卫星平台载荷配置方法与应急观测卫星多星协同规划方法,主要工作表现在以下几个方面:1.建立了面向任务的遥感卫星应急观测规划框架模型。分析了面向任务的遥感卫星应急观测规划的过程和问题要素,提出了基于QFD（Quality Function Deployment）质量功能展开方法的应急观测任务需求分析方法,构建了遥感卫星应急观测规划体系过程模型,将遥感卫星应急观测规划问题分解为应急遥感卫星平台自合优化配置与多星协同规划等两个子问题。2.设计了基于遗传算法的卫星平台载荷配置算法。针对卫星平台载荷配置要素的特点,构建了卫星平台和有效载荷的性能描述树,建立了适应任务的卫星平台载荷配置模型,针对卫星平台载荷优化配置模型的特点,在充分考虑任务的观测要求满足度,卫星平台载荷配置耗费,观测过程中的资源消耗等优化指标的基础上提出了基于遗传算法的卫星平台载荷配置方法,并设计了仿真实验对算法正确性和有效性了进行验证。3.提出了基于反馈修正合同网的多卫星协同规划算法。分析应急对地观测卫星协同任务规划问题的特点,构建了服务中心-工作者模型多Agent协同规划架构,并提出了适合应用于该架构的基于反馈修正合同网的多卫星协同规划算法。基于反馈修正合同网的多星协同任务规划算法针对冲突导致的任务删除过程中,协同特性不能满足的问题,在卫星Agent投标中标的过程中,增加反馈修正标的处理,利用反馈修正的过程提升应急任务协同要求满足程度。实验表明,该方法能有效解决遥感卫星多星协同应急观测问题。4.设计并实现了遥感卫星应急观测多星协同规划实验系统。对论文提出的相关关键技术进行验证,促进向实际应用的转化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 相关研究背景
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 快速响应空间研究现状
• 1.2.2 卫星平台载荷配置研究现状
• 1.2.3 卫星观测任务规划研究现状
• 1.2.4 研究现状总结
• 1.3 论文研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 面向任务的遥感卫星应急观测规划框架模型
• 2.1 面向任务的遥感卫星应急观测规划问题描述
• 2.1.1 面向任务的遥感卫星应急观测规划过程分析
• 2.1.2 面向任务的遥感卫星应急观测规划问题要素分析
• 2.2 面向任务的遥感卫星应急观测规划体系建模
• 2.2.1 基于QFD的应急观测任务需求分析
• 2.2.2 面向任务的遥感卫星应急观测规划过程模型
• 2.3 规划体系模型特点分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 适应任务的卫星平台载荷优化配置方法
• 3.1 适应任务的卫星平台载荷优化配置问题描述
• 3.2 配置要素分析
• 3.3 配置要素建模
• 3.3.0 性能描述树的构建
• 3.3.1 卫星平台性能树建模
• 3.3.2 有效载荷性能树建模
• 3.3.3 相关符号说明
• 3.3.4 约束条件表达
• 3.3.5 目标函数
• 3.4 基于遗传算法的卫星平台载荷优化配置算法
• 3.4.1 遗传算法概述
• 3.4.2 基于卫星平台载荷优化配置模型的遗传算子设计
• 3.4.3 基于遗传算法的卫星平台载荷优化配置算法
• 3.4.5 仿真实验及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于反馈修正的遥感卫星多星协同规划方法
• 4.1 遥感卫星多星协同规划问题分析
• 4.2 基于反馈修正的遥感卫星多星协同规划模型建立
• 4.2.1 多星协同任务规划问题描述
• 4.2.2 多星协同任务规划约束分析
• 4.2.3 多星协同任务规划目标函数
• 4.3 服务中心-工作者模型多Agent协同规划架构
• 4.3.1 服务中心Agent
• 4.3.2 工作者Agent
• 4.3.3 服务中心-工作者模型的多Agent协同规划架构特点分析
• 4.4 基于反馈修正合同网的多卫星协同规划算法
• 4.5 算例仿真及分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 实验系统设计与实现
• 5.1 面向任务的遥感卫星应急规划实验设计
• 5.2 面向任务的遥感卫星应急规划实验系统实现
• 5.2.1 系统功能模块图
• 5.2.2 系统关键模块实现
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要研究工作
• 6.2 进一步展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 在学期间参加的与本课题相关的科研项目