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多星侦察系统任务建模及规划技术研究

张万鹏  
【摘要】: 多星侦察系统采用了多颗侦察卫星组网联合侦察的工作模式,提高了战场态势的感知能力,同时也增加了其任务计划制定的难度。多星侦察系统的任务复杂,其任务计划的制定涉及了侦察活动的生成(规划)和资源、时间的指派(调度)两方面内容。本文从多星侦察系统的任务特点及用户需求出发,重点研究一种规划与调度相结合的建模方式,在此模型基础上给出相应的算法,并设计实现了一个软件原型系统。 研究多星侦察系统的任务计划制定问题,首先需要建立合理的任务模型。本文在GREAS建模方式的基础上,针对多星侦察系统的任务特点,设计了一种多星任务规划调度建模框架(MSSPMF)。MSSPMF模型包括四个部分:活动,资源,事件和约束,扩展了对规划要素的描述能力,改进了对时序约束和逻辑约束的描述方式;设计了模型的多维ID,用于描述模型类别和隶属关系。MSSPMF结合了规划和调度两方面的特点,能有效的描述资源和时态约束,并提供了系统状态的描述机制,支持活动集的自动生成。 本文将多星侦察系统的任务计划制定分为预处理和计划生成两个阶段。预处理过程自动生成完成任务需求的候选活动集;预处理之后的问题被描述为一个约束满足问题,通过基于动态优先级的局部邻域搜索算法完成问题的求解,即为每个需求指定相应的活动,并为这些活动安排执行时间并指派资源。 为了验证建模方式的有效性,本文利用STK作为数据准备和视景仿真工具,设计实现了多星侦察系统的任务规划调度原型系统。通过具体实例的研究和分析,说明了本文给出的模型和算法能够完成对多星侦察系统的任务规划和调度,生成满意的侦察计划方案。本文的研究给出了多星侦察系统任务计划制定的一种解决方案,并且丰富了航天任务规划与调度问题的建模理论,对我国多星侦察系统的研究、决策和建设具有一定的参考价值。


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