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《基于分解优化的多星合成观测调度算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第35卷第5期自动化学报Vol.35,No.52009年5月ACTAAUTOMATICASINICAMay,2009基于分解优化的多星合成观测调度算法白保存1陈英武1贺仁杰1李菊芳1摘要某些卫星的侧摆性能较差,必须进行合成观测以提高观测效率.研究了多星联合对地观测中的任务合成观测调度问题.提出了将原问题分解为任务分配与任务合成的分解优化思路.任务分配为任务选择卫星资源及时间窗口;任务合成则针对该分配方案,将分配到各卫星的任务按照轨道圈次分组,分别进行最优合成.采用蚁群优化算法(Antcolonyoptimization,ACO)求解任务分配问题,通过自适应参数调整及信息素平滑策略,实
2、现全局搜索和快速收敛间的平衡.提出了基于动态规划的最优合成算法,求解任务合成子问题,能够在多项式时间内求得最优合成方案.依据分配方案的合成结果,得到优化方案的特征信息,反馈并引导蚁群优化算法对任务分配方案的搜索过程.大规模测试算例验证了本文算法的效率.关键词遥感卫星,调度,任务合成,分解优化,自适应蚁群算法,动态规划中图分类号TP751.1SchedulingSatellitesObservationandTaskMergingBasedonDecompositionOptimizationAlgorithm1111BAIBao-CunCHENYing-WuHERen-JieLIJu
3、-FangAbstractTheproblemofsatellitesobservationschedulingandtaskmergingisinvestigated.Theproblemisdividedintotwosub-problems:taskassignmentproblemandtaskmergingproblem.Forthetaskassignmentphase,weproposeanadaptiveantcolonyoptimization(ACO)algorithmtoselectthespeci¯csatelliteandthespeci¯ctimewind
4、owforeachtask.Adaptiveparameteradjustingandpheromonetrailsmoothingstrategiesareintroducedtobalancetheexplorationandtheexploitationofsearch.Forthetaskmergingphase,apolynomialoptimizationalgorithmbasedondynamicprogrammingisdevelopedto¯ndthebestmergingsolution.Theresultoftaskmergingisfeedbacktothe
5、antcolony,whichcanguidethesearchprocessofantcolonyoptimizationalgorithm.Computationresultsdemonstratethee®ectivenessofouralgorithm.KeywordsRemotesensingsatellite,scheduling,taskmerging,decompositionoptimization,adaptiveantcolonyopti-mization,dynamicprogramming遥感卫星利用星载遥感器获取地面图像信息,同处于卫星的观测带时,通过调整
6、观测角度,可以将具有覆盖区域广、持续时间长、侦察效果好、不受空它们同时安排观测,即合成观测(如图1所示).尽域国界限制等优势,在军事侦察、环境监测等方面有管遥感卫星采用侧摆成像及合成观测方式会引起图重要的应用.卫星观测调度是在资源约束下,合理安像分辨率变化以及图像畸变[10],但在一定范围内,为排任务的观测资源及观测时间,实现最大观测任务了扩大观测范围,采用侧摆成像及合成观测是可以的目的,是目前遥感应用中亟待解决的难点之一[1].接受的.因此,本研究中忽略其对成像质量带来的影卫星观测调度为一类约束优化问题,具有组合特征,响.被证明为NP-hard问题,多采用启发式算法[2¡5]、邻域
7、搜索[6¡7]和遗传算法[8¡9]等智能优化算法进行求解.随着遥感卫星数量增加,采用多颗卫星联合观测有很大优势,多星观测调度成为研究热点[5;7¡8].多数研究将待观测目标均作为一个单独任务安排观测,但对于某些侧摆性能受限的卫星来说,还具有合成观测需求.遥感器具有一定视场,一次成像能够覆盖地面上一定幅宽的条带区域.当相邻的目标收稿日期2008-01-23收修改稿日期2008-06-30ReceivedJanuary23,2008;inrevisedform
