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空天对地观测资源协同任务规划关键技术研究

作　者: 余婧
导　师: 李军
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 协同规划任务规划飞艇对地观测卫星 SWO算法成像质量 ArcGIS
分类号: V474.26
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 96次
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内容摘要

对地观测卫星已成为获取地面遥感信息的重要手段。但对地观测卫星因轨道与机动能力限制,不能长时间持续对地观测。飞艇等空基平台应用于局部区域对地观测有着平台机动灵活。观测持续时间长等优势,可以有效弥补卫星的不足。为了综合利用天基平台的卫星和空基平台的飞艇等对地观测资源,提高对地观测资源的利用能力和观测效益,需要开展空天对地观测资源协同任务规划的研究。论文针对空天对地观测资源协同任务规划关键技术,针对卫星平台和飞艇平台的资源特性与用户需求特点,研究卫星。飞艇对地观测资源合理高效配置和协同规划方法。在总结分析国内外相关研究工作基础上,主要工作包括:1设计了空天对地观测资源协同任务规划技术框架。论文首先分析了卫星与飞艇工作原理以及用户需求特点,然后通过分析总结空天对地观测资源协同任务规划问题特点,参考OGC(Open Geospatial Consortium)国际组织新提出的SWE(Sensor Web Enablement)标准设计了空天对地观测资源协同任务规划框架。2提出了多飞艇联合观测任务重调度算法。综合考虑驻空与巡航观测任务的整体优化,重点研究突发任务随机到达情况下的飞艇任务重调度技术。论文结合问题特点建立了数学规划模型,并利用SWO(Squeaky-Wheel Optimization)算法的大邻域导向式搜索特点,分别基于局部重调度策略与迭代插入替换策略提出了两种任务重调度算法进行求解。仿真实验表明,两种算法针对不同的问题规模能够在时效性。优化度方面取得满意结果。3提出了考虑地理因子的卫星成像质量预估方法。预估卫星成像质量,给出成像质量准则评价值是卫星多准则任务规划中待解决的关键问题。本文分别分析不同地理因子对可见光传感器辐射接收量影响,建立了考虑地理因子的可见光传感器成像质量预估模型;考虑地形起伏对SAR成像的影响,提出了利用DEM数据求几何畸变系数的方法,建立了考虑地理因子的SAR成像质量预估模型;最后,结合ArcGIS软件实现了卫星成像质量预估软件模块。4提出了面向需求的空天对地观测任务协同分配机制。通过分析不同任务(点目标。区域目标)的特殊需求(时效性优先。周期性观测。常规需求),基于合同网思想,分别提出了点目标。区域目标在时效性优先。周期性观测和常规需求条件下的任务协同分配机制。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-24
  1.1 课题研究背景及意义  13-14
    1.1.1 研究背景  13-14
    1.1.2 研究意义  14
  1.2 课题研究现状  14-20
    1.2.1 卫星任务规划研究现状  14-16
    1.2.2 飞艇任务规划发展现状  16-18
    1.2.3 空天任务规划发展现状  18-20
    1.2.4 研究现状总结  20
  1.3 论文的研究内容及组织结构  20-24
    1.3.1 研究内容  20-21
    1.3.2 论文的组织结构  21-24
第二章空天对地观测资源协同任务规划问题分析与框架设计  24-33
  2.1 空天对地观测资源协同任务规划问题概述  24-26
  2.2 空天对地观测资源协同任务规划问题要素分析  26-30
    2.2.1 对地观测卫星工作原理  26-27
    2.2.2 飞艇对地观测工作过程  27-28
    2.2.3 多种观测任务请求特点分析  28-29
    2.2.4 空天对地观测资源协同任务规划的特点与难点  29-30
  2.3 空天对地观测资源协同任务规划框架设计  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章多飞艇联合观测任务重调度算法研究  33-46
  3.1 多飞艇联合观测任务重调度问题分析  33-34
  3.2 多飞艇联合观测任务重调度问题模型  34-37
    3.2.1 问题描述与基本假设  34
    3.2.2 数学模型建立  34-37
  3.3 基于SWO 的任务重调度算法  37-42
    3.3.1 SWO 优化算子介绍  37
    3.3.2 LRA-SWO 算法设计  37-41
    3.3.3 IISA-SWO 算法设计  41-42
  3.4 算法复杂度分析  42-43
    3.4.1 LRA-SWO 算法复杂度分析  42-43
    3.4.2 IISA-SWO 算法复杂度分析  43
  3.5 实验结果及分析  43-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章卫星任务规划中的传感器成像质量预估方法研究  46-59
  4.1 卫星多准则任务规划技术分析  46-49
    4.1.1 卫星多准则任务规划问题概述  46-47
    4.1.2 卫星多准则任务规划模型及求解算法  47-49
  4.2 卫星任务规划中的成像质量预估问题分析  49-50
  4.3 考虑地理因子的卫星成像质量预估方法研究  50-58
    4.3.1 可见光传感器成像质量预估模型  50-54
    4.3.2 星载SAR 成像质量预估模型  54-56
    4.3.3 仿真实验  56-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章面向需求的空天对地观测任务协同分配机制研究  59-69
  5.1 空天对地观测任务协同分配问题概述  59-60
  5.2 基于合同网思想的松耦合协同模式  60-62
    5.2.1 合同网基本思想  60
    5.2.2 空天对地观测资源松耦合协同模式  60-62
  5.3 面向需求的空天对地观测任务协同分配机制  62-68
    5.3.1 空天对地观测任务需求  62
    5.3.2 面向不同需求的点目标任务协同分配机制  62-66
    5.3.3 面向不同需求的区域目标任务协同分配机制  66-68
  5.4 本章小结  68-69
第六章实验系统设计与实现  69-76
  6.1 空天对地观测资源协同任务规划实验系统体系结构设计  69-70
  6.2 多飞艇联合任务规划子系统实现  70-73
    6.2.1 系统体系结构设计  70-71
    6.2.2 系统关键模块实现  71-73
  6.3 卫星成像质量预估模块实现  73-75
  6.4 本章小结  75-76
结束语  76-78
致谢  78-80
参考文献  80-86
作者在学期间取得的学术成果  86-87
在学期间参加的与本课题相关的科研项目  87

空天对地观测资源协同任务规划关键技术研究

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