天基预警系统卫星传感器调度研究

发布时间：2017-11-01 19:05

  本文关键词：天基预警系统卫星传感器调度研究

  更多相关文章： 天基预警系统 传感器调度 弹道估计 求解算法 威胁评估

【摘要】：天基预警系统是军事战略防导预警的重要组成部分。设计优异的天基预警系统是新时代尖端军事发展的趋势和必然要求。构建快速、准确的卫星传感器规划模型是天基预警系统研究领域的重中之重。以往传感器规划研究集中讨论卫星传感器与导弹的指派关系,但是缺乏对弹道估计中可获得数据对传感器调度影响的讨论。本文针对以往研究中存在的不足,旨在提出一种基于弹道估计理论的天基预警系统卫星传感器调度模型。首先,设计天基预警系统传感器调度的总体框架。在以往研究的基础上,基于传感器调度目标,分析天基预警系统中不同传感器对象在相应模块中的功能和作用。阐述天基预警系统传感器调度中弹道估计的过程,使不同传感器对象对应不同的弹道估计过程,从而合理布局整个天基预警系统传感器调度流程。其次,构建一套结合弹道估计的天基预警系统传感器调度模型。本文目的在于从弹道估计中获得相应数据,从而析出一套系统约束指标或者系统优化指标。由于低轨卫星传感器不断跟踪拍摄导弹,可逐步完善未知导弹的相应信息,通过合理调度有限资源,使天基预警系统能够更加快速和准确地进行卫星传感器的调度工作。最后,天基预警系统卫星传感器调度问题是一个NP-Hard问题,寻找算法求解同样是本研究的关键。本文将设计模型求解算法并进行仿真实验,通过调整算法中相应的算子,使得基于弹道估计的卫星传感器模型能有较优的观测结果。此外,还将进行与其他求解算法的对比实验,从而验证遗传算法的有效性。本次研究把导弹估计理论知识与传感器调度联系起来,为未来传感器调度研究提供了一个新的思路。此外,研究进一步对模型各个约束条件和目标函数进行量化,对未来建立天基预警系统的建立具有一定的理论参考作用。
【关键词】：天基预警系统 传感器调度 弹道估计 求解算法 威胁评估
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ86;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 国外预警系统概述9
• 1.2.2 国外研究现状9-11
• 1.2.3 国内研究现状11-13
• 1.2.4 文献综述总结13-14
• 1.3 主要研究内容14-15
• 1.4 论文结构15-17
• 第2章 天基预警系统传感器调度模型框架17-33
• 2.1 天基预警系统的基本模块设计17-21
• 2.1.1 预警目标阶段分析17-19
• 2.1.2 天基预警系统总体规划方针19
• 2.1.3 天基预警系统预警过程描述19-21
• 2.2 天基预警系统高轨卫星模块设计21-26
• 2.2.1 高轨卫星模块逻辑模型框架21-23
• 2.2.2 地面站信息处理-弹道估计23-24
• 2.2.3 地面站信息处理-落点估计24-26
• 2.3 天基预警系统低轨卫星模块设计26-32
• 2.3.1 低轨卫星模块逻辑模型框架27-28
• 2.3.2 地面站信息处理-点迹融合28-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 天基预警系统传感器调度模型构建33-45
• 3.1 传感器调度模型假设33
• 3.2 传感器调度模型形式化描述33-38
• 3.2.1 天基预警系统模型-变量描述34-36
• 3.2.2 传感器调度模型分析36-37
• 3.2.3 任务分解37-38
• 3.3 传感器调度模型优化目标38-42
• 3.3.1 最小化威胁38-40
• 3.3.2 最小化信息熵40-41
• 3.3.3 最大化传感器利用率41-42
• 3.4 传感器调度模型约束条件42-43
• 3.4.1 任务约束42
• 3.4.2 资源约束42-43
• 3.4.3 环境约束43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 天基预警系统传感器调度模型求解算法45-53
• 4.1 基于遗传算法的调度求解45-46
• 4.2 编码方式46-48
• 4.3 遗传算子设计48-52
• 4.3.1 适应度函数48-49
• 4.3.2 选择算子49-50
• 4.3.3 交叉算子50-51
• 4.3.4 变异算子51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 天基预警系统传感器调度仿真实验53-60
• 5.1 天基预警系统传感器调度仿真想定53-54
• 5.2 天基预警系统传感器调度仿真实验结果54-57
• 5.3 天基预警系统传感器调度仿真实验分析57-59
• 5.3.1 迭代次数57-58
• 5.3.2 种群数量58-59
• 5.3.3 变异率59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 附录1 导弹信息65-66
• 附录2 卫星传感器可用时间窗66-69
• 附录3 卫星传感器调度方案69-76
• 致谢76

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本文编号：1128104