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《国防科学技术大学》 2004年
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面向效能优化的复杂多卫星系统综合建模与仿真方法研究

贺勇军  
【摘要】:随着信息时代的来临,构建综合性的空间信息获取系统对于社会发展和国家安全具有重大战略意义。而智能化的多卫星分布式自主协同工作,将是此系统的主要运行模式。如何分析、评估和优化其总体效能,以寻求最满意设计方案,是迫切需要研究的重要课题。 论文分析指出,唯有采用普适性的顶层分析和优化设计框架,才能够有效解决面临的种种复杂性问题。而基于进化计算的优化方法,采用自适应随机搜索全局优化技术,具有广泛的适应性和包容性;基于多Agent的建模与仿真方法,则能够胜任复杂智能系统的综合效能仿真分析任务。为此,提出采用基于进化计算的仿真优化设计框架,并以对地观测多卫星系统为主要研究对象,重点对其效能分析方法、效能测度的确定及其求解模型、综合建模与仿真方法及相应软件的研制等方面展开了研究与实践。 首先,研究了多卫星系统具有的诸多复杂性特征;分析和归纳了多种典型构成形态;从时空、物理和功能特性等方面,研究了多颗卫星之间的分布与协同特性;对智能化自主协同运行多卫星系统的总体功能、特性、实现机制及其组织结构进行了分析。 然后,对一般性系统效能分析的几种主要方法进行了简要述评,提出了基于仿真的多卫星系统效能分析方法的总体框架。遵循此框架,界定了多卫星系统的层次结构;就复杂大系统中子系统效能的分析方法进行了讨论,给出两种基本方法:任务要求分解法和全系统效能敏感性分析法;提出了系统信息获取的四元组效能测度:内容、范围、质量和时效性,并将其具体化为遥感信息获取的空间(Space)、频谱(Spectrum)、能量(Energy)、时间(Time)(简称SSET)四维空间的相应测度。 接着,提出了离散化SSET空间的信息粒模型,给出了单个遥感器信息获取容量的计算模型,并对多卫星系统的时间、空间、频谱和能量维信息容量进行了分析;面向效能分析,提出了“物理覆盖”、“有效覆盖”、“充分信息量”等概念,并通过一典型示例系统,给出了基于仿真的效能测度求解方法及其基本模型;针对系统覆盖区域的非规则性,设计和实现了“池中投石法”、“油环点火法”和“逐步吸收法”等基于仿真的覆盖区域通用求解算法。 分析了复杂系统可靠性模型和可靠度综合计算的特点,提出了复合逻辑树(Composite Logic Tree Model,简称CLTM)综合建模方法及其可靠度递归综合算法,并设计和实现了相应的软件系统,论文对其设计思想、总体结构、主要功能及其实现机制进行了阐述。 此后,主要针对复杂多卫星系统的综合建模与仿真方法展开了研究。首先分析指出,所建模型应为分解结构描述水平上的多学科混合异构层次化系统整体同构模型。分析了面向对象的建模与仿真方法对此提供的支持机制及其局限性,提出了基于多Agent/Object的整体建模与仿真方法,并给出其总体框架。然后,分别就Object与Agent共存机制、实体属性和行为的确定原则、基于进化计算的多学科优化对系统整体建模的要求、Agent/Object模型粒度确定等方面进行了讨论,分别给出了面向Object和面向Agent的解构与重构方法,
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:V57

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 高黎;沙基昌;;分布式卫星系统自主运行体系结构模型研究[J];空间科学学报;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李昊;戴金海;;基于ABMS的多卫星系统效能评估[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 孟云鹤;近地轨道航天器编队飞行控制与应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
2 范丽;卫星星座一体化优化设计研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 李连军;航天器功能行为虚拟原型建模方法及实现技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陈琪锋;飞行器分布式协同进化多学科设计优化方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
2 张玉锟;卫星编队飞行的动力学与控制技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 孔素然;梁宏英;;高等数学教学中一种基于聚类分析的学生素质评价方法[A];都市型高等农业教育教学改革论文专辑[C];2007年
3 胡晓峰;罗批;司光亚;;战争仿真与信息时代的挑战[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
4 徐璐;何宗宜;张少青;郭妍;;结构与光谱信息相结合的遥感图像分类方法[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(二)[C];2007年
5 张超;李景文;;高并行性的星载SAR回波并行仿真研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
6 吴小寅;陈竑;余戈;范宇航;陈莉;;城市环境智能决策支持系统的开发和应用[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
7 范京岩;;信息系统立项风险综合分析[A];全国第九届企业信息化与工业工程学术会议论文集[C];2005年
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9 高颀;付梦印;;GPS导航计算机故障检测仪的设计与开发[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
10 况顺达;赵震海;;SPOT5在矿山监测中的应用[A];贵州省自然科学优秀学术论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘晓燕;中医“肾应冬”调控机制与细胞信号转导相关性的研究[D];北京中医药大学;2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴建材;商业生态系统本质和进化机制的研究[D];西安电子科技大学;2004年
2 成博;中医基础理论与复杂性科学观的比较研究[D];北京中医药大学;2003年
3 林松;增量型关联规则挖掘算法的研究及应用[D];福州大学;2006年
4 姜传贤;基于关系数据库数值型属性特征的水印算法[D];湖南大学;2006年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 史奎凡,董吉文,李金屏,曲守宁,杨波;正交遗传算法[J];电子学报;2002年10期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周鸿伟;武器系统总体概念设计集成技术研究[D];国防科学技术大学;2002年
2 赵文辉;电子产品并行设计方法及虚拟原型仿真环境研究[D];国防科学技术大学;2002年
3 王海丽;军用侦察卫星星座技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
4 张玉锟;卫星编队飞行的动力学与控制技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 雍丽英;基于多智能体的战损建模[D];哈尔滨理工大学;2004年
2 谢金华;遥感卫星轨道设计[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈永光,孙仲康;基于距离差和方位角信息的运动辐射源跟踪算法[J];电子学报;1995年01期
2 谢红卫,宫二玲,贺勇军;时变结构多阶段任务系统的可靠度研究[J];国防科技大学学报;1999年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李晓斌;非圆截面导弹空气动力工程估算方法研究[D];国防科学技术大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁西银;摆玉龙;杨志民;;20-sim软件在机电一体化设计中的应用[J];甘肃科技;2007年03期
2 周璐;;美军联合半自动兵力系统剖析[J];军事运筹与系统工程;2008年01期
3 贾武;刘涛;曹畅;张志辉;尧昱;张永军;顾畹仪;;基于现代通信网技术的交通网络建模方法[J];北京理工大学学报;2008年02期
4 任义广;沙基昌;荆涛;;舰空导弹反导作战拦截次数的建模与仿真[J];火力与指挥控制;2009年10期
5 阮鸿雁;陈建利;陈俊强;张建柱;;基于SimMechanics~(TM)的液压挖掘机机构建模[J];机床与液压;2009年12期
6 杨锋;于飞;张晓锋;贺慧英;;飞轮储能系统建模与仿真研究[J];船电技术;2011年04期
7 李雄,王精业;战争系统的建模与仿真实验[J];计算机仿真;2005年05期
8 高翔,冯正进,曹水;舰船润滑系统插装式减压阀设计中的非线性分析方法[J];上海交通大学学报;2005年06期
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10 李连军,戴金海;双翼箱式航天器太阳光压干扰力矩模型[J];航天控制;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贺勇军;戴金海;李连军;;MSSE——一个多卫星系统综合建模与仿真环境[A];2003年全国系统仿真学术年会论文集[C];2003年
2 龚光红;冯勤;彭晓源;丁莹;;人体运动的形象化建模与仿真[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
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4 刘延俊;李兆文;陈正洪;;气动位置比例系统的建模与仿真研究[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
5 孙文杰;马骏;张宝雷;王福昌;刘俊邦;;战场环境对作战的影响建模与仿真研究[A];2003年全国系统仿真学术年会论文集[C];2003年
6 方振平;范子强;屈香菊;;大气扰动下人-机系统建模与仿真[A];第二届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1995年
7 戴耀;汪德虎;;舰炮武器系统建模与仿真[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
8 彭良福;林云松;;编队飞行防撞系统的建模研究[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第三分册)[C];2009年
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10 廖守亿;戴金海;;复杂系统基于Agent的建模与仿真设计模式[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前8条
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6 中国国防科技信息中心 张永红 左琳琳;新技术推动武器装备发展步伐[N];解放军报;2004年
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8 特约记者 王握文 记者 蔡侗辰;我首个高层体系结构仿真支撑平台问世[N];光明日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贺勇军;面向效能优化的复杂多卫星系统综合建模与仿真方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
2 李宏亮;基于Agent的复杂系统分布仿真[D];国防科学技术大学;2001年
3 韩军良;光纤陀螺的误差分析、建模及滤波研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 蒋熙;面向铁路行车组织的仿真建模方法研究[D];北京交通大学;2008年
5 王中双;基于键合图理论的多体系统耦合动力学建模方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 秦玉英;汽车行驶平顺性建模与仿真的新方法研究及应用[D];吉林大学;2009年
7 冯润明;基于高层体系结构(HLA)的系统建模与仿真研究[D];国防科学技术大学;2002年
8 张黎;高电压FACTS变电站的高频电磁兼容研究[D];山东大学;2009年
9 纪玉龙;船舶综合液压推进技术基础研究[D];大连海事大学;2008年
10 张翔;绞吸式挖泥船疏浚作业过程的建模与仿真[D];武汉理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 舒小芳;减摇鳍动态水动力模型及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 田玉超;舰船电力推进系统建模与仿真[D];哈尔滨工程大学;2005年
3 李长江;基于虚拟样机技术的卫星天线双轴定位机构建模、仿真与设计评估[D];国防科学技术大学;2004年
4 周俊;基于ADAMS的小型甘蔗收获机——地面系统建模与仿真的研究[D];广西大学;2004年
5 唐朝阳;基于热力顺序耦合分析的铝薄板快速铸轧过程有限元仿真研究[D];中南大学;2004年
6 许志洋;基于虚拟样机的带式输送机的设计研究[D];安徽理工大学;2007年
7 宋海英;机载PD雷达的信号环境仿真[D];电子科技大学;2004年
8 邢国强;典型舰船辐射噪声建模与仿真[D];西北工业大学;2005年
9 刘彦涛;混合动力汽车动力分配系统建模、控制与仿真研究[D];大连海事大学;2008年
10 周启;谐振式光纤陀螺建模与仿真[D];哈尔滨工程大学;2009年
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