基于改进型遗传算法卫星地面站资源调度优化研究
随着我国航天技术及遥感应用技术的不断发展,越来越多的军用、民用卫星发射升空.当在轨运行的卫星种类和数量越来越多,传统的手工或单星计划模式不能满足卫星接收任务调度的需要,必须对卫星运行进行兼顾地管理和控制.需要借助相应的数学模型和算法以及一些辅助工具才能较好地管理和分配卫星接收任务和地面站资源,即对地面站资源进行调度优化.卫星地面站资源调度问题是指在地面站资源有限的情况下,最大限度满足接收任务需求来分配有限的地面站资源.本论文利用改进型遗传算法,对卫星地面站资源调度模型及算法进行了研究,主要研究工作如下:本文分析了卫星工作流程,详细研究了卫星数传过程及其约束条件.对卫星任务冲突进行了分类,分为间接冲突和直接冲突,提出了后向直接冲突度、冲突群的概念.通过对卫星接收任务需求及卫星地面站位置分析,针对地面站接力分布的特点,建立了卫星地面站资源调度优化模型.针对本文提出的卫星地面站资源调度优化模型,采用改进型遗传算法进行求解.对个体方案采用矩阵编码方式进行描述,矩阵元素用{1,0}表示地面站与卫星任务成功调度与否;把资源调度模型的最大加权时间目标函数作为遗传算法的适应度函数,通过多种交叉、变异等操作保证群体的多样性和先进性,避免"早熟"现象和局部最大;选择机制使用最佳个体保留,保证了遗传算法终止时得到的最后结果,一定是历代出现过的最高适应度的个体.本文最后通过改进型遗传算法卫星地面站资源调度模型对一个18颗星,3个地面站的场景进行仿真实验,对一天的卫星任务进行调度优化,通过对FCFS(先到先得)调度算法结果进行比较,证明了该调度算法对卫星任务调度接收成功率有很大的提高,特别是天线数量少,卫星任务多时,调度优化效果更明显.
- 作者：
- 张为良
- 学位授予单位：
- 国家海洋环境预报研究中心
- 专业名称：
- 物理海洋学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 谢春华；孙从容
- 中图分类号：
- TP18；TN927.21
- 关键词：
- 卫星地面站；调度优化；改进型遗传算法；二维矩阵
- satellite ground station；scheduling optimization；improved genetic algorithm；two-dimensional matrix