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中继卫星任务规划与调度问题的约束规划模型及算法研究

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目录

第1章 绪 论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外在该方向的研究现状及分析

1.2.1中继卫星调度问题的研究现状

1.2.2其他卫星调度问题的研究现状

1.3主要研究内容

第2章 中继卫星任务规划与调度系统模型

2.1引言

2.2中继卫星任务调度问题分析

2.2.1中继卫星任务调度问题的特点

2.2.2求解最优化问题的基本概念

2.2.3中继卫星任务调度过程分析

2.2.4中继卫星任务调度问题的要素

2.3中继卫星调度问题的系统建模

2.3.1参数定义

2.3.2调度模型

2.3.3中继卫星任务调度系统模型分析

2.4本章小结

第3章 基于鱼群算法的单址链路调度求解

3.1引言

3.2基于鱼群算法的任务调度模型求解

3.2.1单址链路任务调度问题分析

3.2.2鱼群算法概述

3.2.3求解单址链路任务调度问题的算法设计

3.3求解实例与仿真实验

3.4算法性能评估

3.5本章小结

第4章 基于蚁群算法的多址链路调度求解

4.1引言

4.2基于蚁群算法的任务调度模型求解

4.2.1多址链路任务调度问题分析

4.2.2蚁群算法概述

4.2.3蚁群算法求解多址链路任务调度问题

4.3求解实例与仿真实验

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢

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摘要

二十世纪八十年代提出的数据中继卫星系统目前在我国的发展也越发成熟。如今,太空各类卫星的数目越来越多,中继卫星的工作也越发繁忙。研究中继卫星任务调度与规划问题就是为了提高中继卫星的资源利用率,应对繁重的任务申请。本论文在学习前人研究的基础上,将中继卫星任务规划与调度问题分为了单址链路任务调度问题和多址链路任务调度问题,并研究了不同的算法以获得求解该问题的最优算法。
  首先,本论文介绍和分析了中继卫星系统的工作方式与调度流程,就中继卫星任务规划与调度问题的特点和主要约束条件进行了分析与系统模型构建,为之后的问题求解提供数学模型。
  然后,本论文对单址链路的任务调度问题的特点做出了分析,并选择鱼群算法(artificial fish schooling algorithm AFSA)求解该问题。针对问题的特点,本文对鱼群算法做出了改进,提出了鱼群定向变异算子。课题通过对问题的求解结果分析,以及与GA和AFSA的对比试验证明了算法改进的有效性,同时获得了满意的任务调度结果。
  最后,本论文对更为复杂的多址链路调度问题进行分析与求解。论文采用了另一种仿生群智能算法蚁群优化算法(ant colony algorithm ACO),并对问题使用了有多约束条件含可执行时间窗口的TSP问题(m-TSPTW)的求解思路。论文讨论了在求解多址链路任务调度问题这一大规模组合优化问题时,鱼群算法、改进鱼群算法和蚁群算法的效能优劣,证明了蚁群算法在求解该类问题时的优越性。并证明了论文提出的改进方法在问题复杂度提高的情况下,相较于经典鱼群算法能更好的保证算法的全局搜索能力,获得更好的求解结果。
  通过本论文的研究,促进并丰富了对于卫星任务调度问题求解方法的探讨,提高了对于该课题的认识,并且对不同的求解算法的对比分析也将成为后人继续深入研究该问题的参考。

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