利用混合整数规划的卫星操作规划问题研究

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1、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2011，47(3)229利用混合整数规划的卫星操作规划问题研究程思微，张辉，沈林成CHENGSiwei，ZHANGHui，SHENLincheng国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙410073CollegeofEiectromechanicalEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，ChinaE-mail：cswlss@yahoo．caCHENGSiwei·ZHANG

2、Hui·SHENLincheng．ResearchonsatelliteoperationplanningusingMIPmethod．ComputerEngineeringandAppHcaflons，2011。47(3)：229-232．Abstract：Howtoefficientlysolveimagingoperationplanningmodelisakeyquestionforimagingsatelliteoperationplan-ning．BasedonestablishedPDDL-based(PlanningDomainDefinitionLangu

3、age)operationplanningmodelforimagingsatellitewhichbelongstopropositionalrepresentationinAIplanning．Thepaperpresentsanovelapproachto自ransformthePDDL—basedmodeltomulti—valuedvariablemodelforimagingsatelliteplanning，andgets．anewmodelbasedonMixedIntegerProgramming(MIP)，whichtherebyCallfacilita

4、tetheadoptionoftheexistingcommercialmixedintegerprogrammingsolvertosolvethecomplexproblemandimprovethesolvingefficiency．Thenitanalyzesthekeytechnologiesanddesignstheprob·lemsolvingprocess．Resultsofsimulationexperimentshowthatthemethodisfeasibleandapplicable．Keywords：imagingsatellite；missio

5、nplanning；multi—valuedvariablemodel；MixedIntegerProgramming(MIP)摘要：对于成像卫星的操作规划，如何高效求解其规划问题模型是一个十分关键的问题．针对基于规划域定义语言(PDDL)表示的成像卫星操作规划问题的求解，采用将基于命题式的PDDL语言描述的模型转化为多值变量模型的方法，建立了基于混合整数规划的问题求解模型，从而可以方便地采用混合整数规划的已有求解器进行求解，提高了问题的求解效率。对关键技术进行了分析，并设计了问题求解流程。仿真实验结果证明该方法是可行和适用的。关键词：成像卫星；操作规划；多值变量模型；混合

6、整数规划DOI：10．3778a．issn．1002—8331．2011．03．067文章编号：1002．833l(2011)03．0229．04文献标识码：A中图分类号：TP3911引言航天器和卫星的操作规划是智能规划技术的～个很重要的应用领域。随着对地轨道卫星的不断增加，空间任务需求也不断扩展，为了降低任务成本和风险，卫星上的智能规划技术以及相关的自主控制技术起着越来越重要的作用。利用规划领域定义域的标准语言(PDDL)解决卫星操作规划问题建模是当前研究的热点。这种基于命题式形式的语言表达方式形式简单，通用性强，目标状态描述明确，能够自然、有效地反映系统的深层知识。然而

7、，如何实现对命题式表示的规划模型进行求解是一个关键问题。常用的方法有层次任务网络和基于规划图的规划求解方法“-，】。这两种规划求解方法本质上都属于命题式的推理方法，其局限性在于求解问题的规模受限于命题推理能力，不能有效求解大规模的规划问题。针对基于PDDL构建的成像卫星规划模型，从求解角度出发，将其转化为—个混合整数规划问题(M口)，通过集成CPLEX求解器对混合整数规划问题进行求解，从而利用数学的方法实现复杂规划问题求解。ILOG公司开发的ILOGCPLEX软件H，能够解决带有成千上万个约束和变量的复杂问题，提供