基于多Agent的多星任务分配问题研究

论文摘要

卫星组网技术在现代高技术战争中发挥着越来越重要的作用,多任务条件下的多星任务分配是卫星组网技术中关键问题之一。如何进行多星任务分配,充分发挥各颗卫星的工作能力,使得多星系统资源得以优化配置,是一个亟待解决的问题。本文在充分调研多Agent理论和技术的基础上,针对多星任务分配问题中的形式化建模和模型求解展开研究。首先,基于多Agent理论,建立了多星任务分配问题的形式化模型,将多星任务分配问题规范为多目标优化问题,对模型中影响优化目标的因素进行了分析。然后,将合同网中的招标-投标-评标机制引入多星任务分配中,分别提出了合适的招标、投标和评标方法,用于解决多星任务分配问题。在招标过程中,提出了最大优先级策略和资源匹配策略的招标策略,保证了重要程度高的任务优先被执行,并且减少不匹配的卫星Agent个数,对这些不匹配的卫星Agent不予招标考虑,减轻了星间通信压力,节约了通信资源。在投标过程中,提出了时间窗口匹配策略、电源数目约束判断和存储器容量约束判断,用于判断接收到招标书的卫星Agent是否有能力完成招标的观测任务,如没有能力完成观测任务则不进行投标,这样就减少了协商的次数,不仅节省了星间通信资源,而且也提高了整个系统的工作效率。在评标过程中,提出了改进的混合多属性决策方法,对各类型属性采用统一的距离度量和统一的规范化方法,确保不同属性在决策矩阵中的量值具有一致性。最后,本文设计实现了一个多星观测系统的任务分配仿真系统,并在其基础上设计了一个应用实例,通过实例,验证了本文提出的基于多Agent协商模型求解多星任务分配问题有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 多星任务分配国内外研究现状
• 1.2.2 Agent相关理论研究现状
• 1.2.3 现有研究特点和不足
• 1.3 本文主要创新点
• 1.4 本文组织结构
• 第二章 基于多Agent的多星任务分配问题分析
• 2.1 多星任务分配问题分析
• 2.1.1 基于多Agent的多星任务分配问题形式化建模
• 2.1.2 多星观测任务分析
• 2.1.3 卫星资源和能力分析
• 2.1.4 多星Agent的协商协议
• 2.2 多星任务分配问题求解思路
• 2.2.1 基本假设及问题简化
• 2.2.2 问题求解思路
• 2.3 小结
• 第三章 基于多Agent协商的多星任务分配研究
• 3.1 基于多星Agent的协商模型设计
• 3.1.1 基于协商的多属性招投标机制设计
• 3.1.2 工作流程
• 3.1.3 协商模型结构
• 3.1.4 模型中各个卫星Agent及模块功能
• 3.2 协商模型求解方法
• 3.2.1 任务招标策略
• 3.2.2 任务投标策略
• 3.2.3 任务评标策略
• 3.3 协商模型分析
• 3.4 小结
• 第四章 仿真系统设计与应用实例研究
• 4.1 仿真系统设计
• 4.1.1 仿真系统框架
• 4.1.2 仿真系统运行流程
• 4.1.3 卫星Agent设计
• 4.2 应用实例设计
• 4.2.1 观测卫星系统设计
• 4.2.2 地面目标设计
• 4.2.3 观测任务设计
• 4.3 多星任务分配
• 4.3.1 任务招标
• 4.3.2 任务投标
• 4.3.3 任务多属性评标
• 4.3.4 结果分析
• 4.4 结论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 进一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果