多飛艇多載荷對(duì)地觀測(cè)任務(wù)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的日新月異，臨近空間以其獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。平流層飛艇作為臨近空間對(duì)地觀測(cè)的主要平臺(tái)，具有分辨率高、全天候持續(xù)觀測(cè)、覆蓋區(qū)域大、可定點(diǎn)懸停與巡航機(jī)動(dòng)等特點(diǎn)，填補(bǔ)了衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)與無(wú)人機(jī)對(duì)地觀測(cè)之間的領(lǐng)域空白。為了充分發(fā)揮平流層多飛艇對(duì)地觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)，需要對(duì)多飛艇部署位置、任務(wù)分配進(jìn)行合理規(guī)劃，使?jié)M足各種約束下的觀測(cè)收益最大化，以提高對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)效能。
　　論文結(jié)合現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外研究成果，針對(duì)多飛艇多載荷對(duì)地

2、觀測(cè)任務(wù)規(guī)劃的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題展開研究，主要研究成果包括以下幾個(gè)方面：
　　1、建立了基于本體的飛艇平臺(tái)、載荷、任務(wù)描述模型。論文首先對(duì)多飛艇多載荷對(duì)地觀測(cè)問(wèn)題進(jìn)行概述，從整體上闡明研究對(duì)象后通過(guò)分析其工作過(guò)程、工作特點(diǎn)，理清資源特性和任務(wù)需求及其約束條件，然后采用基于本體的建模方法對(duì)飛艇平臺(tái)、載荷、任務(wù)進(jìn)行了建模，使問(wèn)題表達(dá)規(guī)范化、清晰化、統(tǒng)一化。
　　2、研究了載荷側(cè)擺條件下的成像近似計(jì)算方法。飛艇所攜帶載荷通過(guò)側(cè)擺實(shí)現(xiàn)大范

3、圍立體覆蓋，側(cè)擺會(huì)影響載荷的地表投影范圍，從而影響觀測(cè)分辨率。首先對(duì)載荷的固有特性進(jìn)行分析，然后研究了特殊情況（觀測(cè)點(diǎn)與艇下點(diǎn)同緯度）和一般情況下成像視場(chǎng)的近似計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，對(duì)飛艇的覆蓋范圍和側(cè)擺情況下的觀測(cè)分辨率計(jì)算進(jìn)行了研究，得出觀測(cè)分辨率隨距離衰減較大、必須考慮其對(duì)觀測(cè)質(zhì)量的影響的結(jié)論。
　　3、提出了基于混沌粒子群的多飛艇位置部署方法。在對(duì)多飛艇位置部署問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，建立了適當(dāng)?shù)募s束滿足優(yōu)化模型。采用粒子群

4、優(yōu)化方法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解，并利用混沌優(yōu)化對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，使原有算法在具備計(jì)算簡(jiǎn)單、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，克服了初始解隨機(jī)、早熟收斂的缺陷。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該方法對(duì)于解決多飛艇位置部署問(wèn)題快速有效。
　　4、提出了基于離散粒子群的多飛艇任務(wù)分配方法。通過(guò)對(duì)多飛艇任務(wù)分配問(wèn)題的分析，理清內(nèi)在約束與目標(biāo)要求，建立了多約束組合優(yōu)化模型。利用重新定義粒子群操作算子的離散粒子群算法，并通過(guò)混沌和變異對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法能夠有效提