多平台多任务规划系统仿真演示方法研究

作     者：张芷丹 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴限德;李祥之

授予年度：2021年

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：天基卫星 临近空基飞艇 空基无人机 任务规划 仿真演示 

摘      要：天基卫星、临近空基飞艇、空基无人机组成的异构多平台对地观测系统能够完成更加复杂的对地观测任务。然而,异构平台对地观测系统在提升对地观测能力的同时也对系统内各个平台的调度、运控技术提出了更高的要求。因此,需要针对多平台多任务规划技术进行研究,对传统的单一观测平台和同一类观测平台的任务规划算法进行改进,设计异构多平台多任务分配算法,能够实现卫星、飞艇、无人机组成的异构多平台的高效调度,实现复杂对地观测任务的分配执行,为更加高效地以较低的成本获取较高的任务收益提供技术支撑。针对卫星、飞艇、无人机组成的异构多平台对地观测系统的多任务调度、规划问题,本文进行多平台多任务规划技术和仿真演示方法的研究,重点解决异构多平台任务分配问题、同构多平台任务规划问题、多平台多任务规划系统仿真演示问题,具体工作如下:针对多平台多任务规划基础问题,对天基卫星、临近空基飞艇、空基无人机的动力学特性进行研究分析,归纳整理卫星、飞艇、无人机的动力学模型,并分析平台和地面目标的空间几何和可见性问题。针对天基卫星、临近空基飞艇、空基无人机组成的异构多平台对地观测系统的任务分配问题,设计基于合同网的异构多平台多任务分配算法,实现多个任务在卫星、飞艇、无人机三类平台中的分配。针对天基卫星、临近空基飞艇、空基无人机三类平台内的任务规划问题,分别针对卫星、飞艇、无人机平台设计基于合同网的同构多平台多任务规划算法,实现多个任务在多个同类型平台中的规划。针对多平台多任务规划系统设计仿真演示软件,利用仿真模拟的方法实现多平台多任务规划及执行过程的演示,并且针对所设计的异构多平台多任务分配算法和同构多平台多任务规划算法进行验证和评估。通过基础模型、分配算法、规划算法、仿真演示方法的研究,能够支撑天基卫星、临近空基飞艇、空基无人机组成的对地观测系统完成复杂、大量的对地观测任务,提升观测资源的管控效率,具有较大的工程实际应用价值。