针对地面区域的敏捷卫星任务自组织方法研究

发布时间：2020-07-04 08:18

【摘要】：随着航天技术的不断发展,人们对卫星的依赖越来越强,卫星日常执行观测的任务数量不断增加,要更有效的执行这些任务就需要研究任务规划方法。卫星任务规划的主要目的是将合适的任务分配给合适的卫星执行,以在卫星资源有限的情况下获得更好的任务执行效果。用户提出的任务需求往往较为模糊,与具体指令相隔甚远。采用任务预处理后分配的方式需要考虑多个卫星载荷的约束限制,随着卫星敏捷性的增强,这样的做法会使得问题求解难度大幅度提高。文章采用任务自组织的方式用于执行这类高级模糊任务。该方法将卫星系统视为可以进行任务规划与执行的智能体。单颗卫星根据能力与相应方法执行简单重复的动作,通过有限的通信,使系统整体能够完成超过单颗卫星能力的任务。首先,对卫星任务分配的研究现状及发展趋势进行详细介绍,明确目前研究中本文所采用的部分知识。在此基础上对任务自组织进行研究,明确任务自组织的原理与适用性。其次,对卫星系统进行建模。本文中卫星在执行任务时需要考虑自身能力特点,因此对卫星在轨执行任务常用坐标系及其转换、卫星成像原理及任务约束、轨道递推公式进行了详细的阐述。并在问题假设与简化的基础上建立卫星任务自组织系统的模型,用于执行任务自组织。之后,针对多星区域观测任务进行研究。建立观测资源模型,单颗卫星根据任务要求构造收益函数,基于收益最高的贪心算法作为单颗卫星的决策方法;卫星系统通过建立任务区域模型得到的信息素浓度图实现间接通信,明确任务自组织实现流程并对典型动态事件进行分析给出解决方案。通过设计仿真实验验证该方法的有效性与适用性。最后,针对多星协同搜索任务进行研究。对覆盖搜索问题中的目标逃逸情况进行分析,建立回寻式搜索模型用于单颗卫星执行搜索任务。对多星协同搜索任务中的不同情况进行分析,建立多星并排回寻搜索模型与连续过境卫星搜索模型,用于在不同情况下实现多星间的协同合作。模型中的关键输入量对执行任务结果的影响进行分析,根据任务需求给出参数选取方案并明确任务自组织流程,并通过仿真验证典型情况下该方法的有效性。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V474
【图文】：

在外界条件变化达到一定阈值时，可能、空间上或功能上的有序状态[40][41]。要可以分为两种模式：意图合作式与图合作式，典型的代表是基于任务拍显式通信模式直接交流有关环境、任上。与合同网代表的意图合作任务分量或不进行直接的显式通信，它们通交流，进而实现分工合作，目前任务自研究现状过对蚁群进行分析，发现其是通过“共们以大量且重复的局部动作实现整体传粉机器人的任务自组织问题中，将空间上产生指定的位置分布，进而实

本文的任务自组织系统中，卫星具有自主性、社3]。智能体根据其能力水平、层次不同可以划分为表 2.2 不同水平智能体能力差异I1 I2 I3 √ √ √ √ √ √√ √√的为卫星进行分工协作，有四种典型的通用结构同结构、分布式协同结构和完全分布式协同结构(a) (b)

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本文编号：2740876