卫星有效载荷规划与调度的算法及仿真

发布时间：2017-05-12 20:23

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【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。本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。 本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。
【关键词】：规划与调度 有效载荷 动态规划 自主控制 航天器
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：V448
【目录】：

• 第一章 引言6-9
• 1.1 课题的背景和意义6-7
• 1.2 本文所做的主要工作7
• 1.3 本文的内容安排7-9
• 第二章 规划与调度的相关理论和应用9-18
• 2.1 规划技术9-12
• 2.1.1 规划的基本概念9-10
• 2.1.2 各种形式的规划技术10-12
• 2.2 调度技术12-13
• 2.2.1 调度的基本概念12
• 2.2.2 常用的调度方法12-13
• 2.3 智能规划与调度在航天中的应用13-16
• 2.3.1 深空一号的规划与调度系统14-15
• 2.3.2 PARR系统15
• 2.3.3 哈勃太空望远镜的调度15-16
• 2.4 小结16-18
• 第三章 卫星有效载荷规划与调度的模型18-24
• 3.1 对地观测卫星简介18-19
• 3.2 卫星的资源分析19-20
• 3.3 有效载荷的资源约束20
• 3.4 规划时间段的划分20-22
• 3.5 任务模型22-23
• 3.6 任务规划问题的系统描述23-24
• 第四章 卫星有效载荷规划与调度的算法24-37
• 4.1 任务优先级的设置和计算24-26
• 4.1.1 有效载荷的重要性系数25
• 4.1.2 任务优先级的计算25-26
• 4.2 解决资源约束的调度算法26-27
• 4.3 动态规划算法概述27-37
• 4.3.1 动态规划的研究对象和特点27-28
• 4.3.2 动态规划的基本概念28-31
• 4.3.3 动态规划的基本方程31-33
• 4.3.4 动态规划的递推方法33-36
• 4.3.5 用动态规划法对任务进行规划的优越性36-37
• 第五章 探月卫星有效载荷的规划与调度37-53
• 5.1 探月卫星及其有效载荷的相关参数37-40
• 5.1.1 探月卫星的轨道参数37
• 5.1.2 探月卫星提供的资源条件37-39
• 5.1.3 有效载荷系统39-40
• 5.3 确定判断时刻40
• 5.4 计算任务的优先级40-45
• 5.4.1 设定有效载荷的重要性系数40-41
• 5.4.2 月表区域的划分41-42
• 5.4.3 计算任务的优先级42-45
• 5.5 规划算法45-50
• 5.5.1 第1种情况及算法45-46
• 5.5.2 第2种情况及算法46-47
• 5.5.3 第3种情况及算法47-48
• 5.5.4 第4种情况及算法48-50
• 5.5.5 算法小结50
• 5.6 程序小结50-53
• 第六章 仿真结果及分析53-68
• 6.1 仿真结果53-65
• 6.1.1 正确性分析54-58
• 6.1.2 有效性分析58-65
• 6.2 仿真结果的优化65-68
• 结束语68-69
• 参考文献69-71
• 致谢71

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张台华;冯书兴;白洪波;;面向仿真的空天侦察任务规划问题研究[J];航天控制;2011年03期

2 潘泳

本文编号：360797