丽江2.4米光学望远镜观测时间自动分配算法研究

发布时间：2020-09-11 10:50

【摘要】：随着天文领域的发展,对于天文设备的使用需求日益增长,而天文设备研发周期长,工艺复杂,造价昂贵,因此,天文设备的有效利用有着非常重要的意义。目前,很多天文望远镜的时间分配任务均由其管理员人工完成,这种方式耗时、低效,并且此类时间分配问题为具有多目标的NP难问题,当申请数据规模较大时,望远镜的管理员很难通过人工方式找到较优解。因此,实现望远镜时间分配的自动化有着举足轻重的意义。不同的望远镜有各自的特征,其时间分配问题也有不同的要求和限制。云南天文台丽江2.4米光学望远镜是东亚地区最大口径的通用光学天文望远镜之一,具有较高的分辨率和精确度以及良好的综合性能,其投入使用的几年中,每年都承载了数十项先进水平的天体物理观测课题和研究工作。本文的主要工作在于为丽江2.4米光学望远镜设计一套高效可行的时间分配方案,使其得到最大化的利用。本文首先对2.4米望远镜的观测时间自动分配问题进行抽象和建模,通过形式化方法,将其表示为一个约束优化问题。首先,通过在经典的Spike系统框架下进行方法改进,求解2.4米望远镜时间分配问题。其后,又提出了一种混合启发式算法改进时间分配效果。该方法分为两个阶段。第一阶段基于遗传算法的思想搜索具有最大科学价值的时间分配方案,该阶段的设计主要有两个特色:第一是在构造初始种群时,采用贪心策略和权重随机策略,在尽量保证高科学价值的申请优先分配的基础上,提高初始种群的基因多样性;第二是本文设计的两种交叉方式,内部交叉和外部交叉,既促进了优质基因的结合,又为保持基因多样性提供了可能。第二阶段中,在保持最大科学价值的同时,为提高用户观测时间的平均连续性,采用了模拟退火算法,有效地避免陷入局部最优。本文分别基于丽江2.4米望远镜的真实观测申请数据和较大规模的模拟申请数据进行实验,对比和分析两种方法,并验证其可行性。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH751

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本文编号：2816576