基于卫星数字并行系统的星座成像调度方法

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作者 余快 张鹏 +1 位作者 陈斌 葛萌 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第2期68-75,共8页

遥感卫星星座成像调度是指通过调度和分配可用的卫星观测资源,对多个地面目标点进行成像.为了使成像调度方案满足任务需求并具有最优任务效能,通常将星座成像调度问题描述为含有多种约束的优化问题.本文提出一种卫星数字并行系统,模拟... 遥感卫星星座成像调度是指通过调度和分配可用的卫星观测资源,对多个地面目标点进行成像.为了使成像调度方案满足任务需求并具有最优任务效能,通常将星座成像调度问题描述为含有多种约束的优化问题.本文提出一种卫星数字并行系统,模拟在轨卫星星座运行及控制过程.在系统中建立模拟GNC分系统、数管分系统、测控分系统功能的数字孪生卫星,接收并执行真实卫星控制指令,并以遥测数据的形式反映卫星姿态和轨道控制过程.考虑卫星多目标成像中的能量、时间窗口、光照及气象条件约束,以目标点重访时间为优化指标,将星座成像调度问题建模为一类带有约束的优化问题.通过卫星数字并行系统的加速仿真得到多目标成像序列的可行解集,并通过求解优化问题,得到多目标点重访频率最高的星座成像调度方案.仿真结果表明,本文提出的方法解决了星座成像调度中的目标分配问题,采用的数字孪生卫星模型能够真实模拟卫星姿轨控过程,从而保证该方法在星座成像任务中更具可行性和时效性. 展开更多

关键词 成像调度 卫星星座 数字并行系统 数字孪生卫星

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多目标EOSs联合成像调度方法 被引量：33

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作者 王钧 李军 +2 位作者 陈健 郭玉华 景宁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期354-359,379,共7页

EOSs(Earth Observation Satellites)围绕着地球对成像任务进行拍摄,为了充分有效的利用卫星资源,最大限度的满足成像任务需求,需要进行EOSs联合成像调度。EOSs联合成像调度是一个复杂的多目标组合优化问题。本文通过对卫星成像约束条... EOSs(Earth Observation Satellites)围绕着地球对成像任务进行拍摄,为了充分有效的利用卫星资源,最大限度的满足成像任务需求,需要进行EOSs联合成像调度。EOSs联合成像调度是一个复杂的多目标组合优化问题。本文通过对卫星成像约束条件的抽象,建立联合成像调度的数学模型,在此基础上设计了多目标EOSs联合成像调度算法,并根据实际的应用问题进行实验和结果分析,表明该方法有效的解决了多目标条件下EOSs联合成像调度问题。 展开更多

关键词 EOSs 成像调度模型 成像调度算法 多目标进化算法 SPEA2

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基于拉格朗日松弛与最大分支算法的卫星成像调度算法 被引量：19

3

作者 靳肖闪 李军 +2 位作者 刘湘辉 郭玉华 景宁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期694-699,共6页

成像调度算法是卫星成像规划中的关键部分之一。建立了卫星成像调度问题的0-1整数规划模型,该问题具有NP完全特性。提出了一种基于拉格朗日松弛与最大分支算法的多项式时间复杂度的优化算法。该算法可以计算出接近最优解的上界及可行解... 成像调度算法是卫星成像规划中的关键部分之一。建立了卫星成像调度问题的0-1整数规划模型,该问题具有NP完全特性。提出了一种基于拉格朗日松弛与最大分支算法的多项式时间复杂度的优化算法。该算法可以计算出接近最优解的上界及可行解,并给出可行解的优化度。基于该算法提出了一种先验可行解条件下改进上界及可行解的二次优化算法。实验结果表明,该算法在时间性、优化度等方面取得满意的结果。 展开更多

关键词 卫星成像调度 0-1整数规划 拉格朗日松弛 次梯度优化 最大分支算法

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一种应急条件对地观测卫星成像调度方法 被引量：13

4

作者 王钧 李军 +1 位作者 陈慧中 景宁 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1715-1722,共8页

通过分析CBERS系列对地观测卫星(EOS,Earth Observation Satellites)应急条件下的成像调度问题,本文提出了一种应急成像调度解决方法.首先建立问题的多目标无圈有向图模型;然后引入延迟非支配路径的概念,提出基于标记更新的成像路径搜... 通过分析CBERS系列对地观测卫星(EOS,Earth Observation Satellites)应急条件下的成像调度问题,本文提出了一种应急成像调度解决方法.首先建立问题的多目标无圈有向图模型;然后引入延迟非支配路径的概念,提出基于标记更新的成像路径搜索算法,通过限制延迟受支配路径来提高搜索效率.理论分析和实验结果表明该方法能在规定时间内有效的解决应急条件成像调度问题. 展开更多

关键词 成像调度 无圈有向图模型 延迟非支配 路径搜索 标记更新

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基于时间序无圈有向图的多准则优化成像调度 被引量：13

5

作者 张帆 王钧 +1 位作者 李军 景宁 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期61-66,共6页

合理有效地利用遥感卫星资源获取更多高质量影像数据是卫星成像调度的重要工作。提出了一种新的成像调度解决方案。应用图论相关理论,建立卫星成像时间序无圈有向图模型,利用多项准则作为衡量标准对不同成像路径进行评价,提出时间序多... 合理有效地利用遥感卫星资源获取更多高质量影像数据是卫星成像调度的重要工作。提出了一种新的成像调度解决方案。应用图论相关理论,建立卫星成像时间序无圈有向图模型,利用多项准则作为衡量标准对不同成像路径进行评价,提出时间序多准则最短路径算法求取优化成像路径。理论分析和实验表明,该解决方案可以在较短时间内获得多条pareto优化成像路径,具有良好的调度性能。 展开更多

关键词 多准则优化 成像调度 时间序无圈有向图

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基于约束满足的多目标对地观测卫星成像调度 被引量：6

6

作者 王钧 李军 +1 位作者 景宁 郭玉华 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期66-71,共6页

EOS(对地观测卫星)成像调度需要根据用户提出的成像任务需求确定卫星成像序列,是一个复杂的组合优化问题。考虑到成像侧视约束条件,建立EOS成像调度的多目标有向无环约束图模型。在此模型的基础上提出了基于SPEA2(strength pareto evolu... EOS(对地观测卫星)成像调度需要根据用户提出的成像任务需求确定卫星成像序列,是一个复杂的组合优化问题。考虑到成像侧视约束条件,建立EOS成像调度的多目标有向无环约束图模型。在此模型的基础上提出了基于SPEA2(strength pareto evolutionary algorithm 2)的多目标成像调度算法,采用约束控制技术设计遗传算子处理成像约束。经过三个实际的多目标成像调度问题测试,表明该算法可以有效地解决EOS成像调度问题。 展开更多

关键词 多目标优化 成像调度模型 SPEA2 约束控制

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基于有效准则矢量生成的成像调度方法 被引量：4

7

作者 张帆 李军 +1 位作者 王钧 景宁 《航天控制》 CSCD 北大核心 2005年第6期81-84,共4页

进行高效成像调度是卫星控制的一项重要任务。通过将成像需求序列对应为有向图中的成像路径,结合成像调度问题特点,基于多个优化准则使用支配关系对成像路径质量进行综合评价,提出有效准则矢量生成算法。利用成像有向图的拓扑特性,基于... 进行高效成像调度是卫星控制的一项重要任务。通过将成像需求序列对应为有向图中的成像路径,结合成像调度问题特点,基于多个优化准则使用支配关系对成像路径质量进行综合评价,提出有效准则矢量生成算法。利用成像有向图的拓扑特性,基于时间顺序顶点选择策略进行顶点标记更新,生成出有向图中所有的有效准则矢量及每个准则矢量对应的一条Pareto优化路径。实验结果表明,获得的有效准则矢量数目小,算法可以在较短时间内得到多条具有代表性的优化成像路径,满足卫星成像调度的时间和性能要求。 展开更多

关键词 成像调度 PARETO优化 准则矢量 标记更新

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复杂约束对地观测卫星成像调度技术研究 被引量：3

8

作者 郭玉华 李军 +2 位作者 靳肖闪 景宁 廖巍 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2326-2332,共7页

对地观测卫星成像调度需要考虑卫星动作时间切换、存储容量、星上能量等复杂约束,确定要观测的观测目标序列,是一个具有强NP-Hard特性的组合优化问题,一般研究者都对问题约束进行了不同程度的简化.针对一类可见光对地观测卫星小问题规... 对地观测卫星成像调度需要考虑卫星动作时间切换、存储容量、星上能量等复杂约束,确定要观测的观测目标序列,是一个具有强NP-Hard特性的组合优化问题,一般研究者都对问题约束进行了不同程度的简化.针对一类可见光对地观测卫星小问题规模下的应用,考虑上述多种约束,建立顶点和边都带权的无环路有向图模型,并基于标记更新最短路径算法,采用分层支配和分治思想,提出了复杂约束成像卫星调度算法(SISACC)进行完全路径搜索,得到问题精确解;在此基础上,给出了算法改进措施,分析了完全算法和改进方法的性质;最后通过大量实验验证了算法的适用条件和可行性.该方法已成功应用于某在轨卫星的日常成像调度任务中. 展开更多

关键词 对地观测卫星 成像调度 约束图模型 标记更新最短路

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一类对地观测卫星成像调度系统的设计与实现 被引量：3

9

作者 郭玉华 靳肖闪 +1 位作者 李军 景宁 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2737-2741,共5页

针对一类光学小卫星成像调度的应用需求,综合考虑星地等各种资源的载荷使用约束,设计实现了一个成像调度系统。详细分析了载荷约束,针对约束特点,提出了五阶段系统执行流程,并重点介绍了各阶段的关键技术,包括基于成像约束图的观测动作... 针对一类光学小卫星成像调度的应用需求,综合考虑星地等各种资源的载荷使用约束,设计实现了一个成像调度系统。详细分析了载荷约束,针对约束特点,提出了五阶段系统执行流程,并重点介绍了各阶段的关键技术,包括基于成像约束图的观测动作生成算法和基于背包模型的数传动作生成算法。最后给出了应用实例和实验结果,表明了系统的适用性和可行性。该系统已经成功应用于某在轨卫星的日常规划中。 展开更多

关键词 对地观测卫星 成像调度 标记更新最短路 启发式搜索

原文传递

带数据传输的光学卫星成像调度系统关键技术研究 被引量：2

10

作者 郭玉华 李军 +1 位作者 王钧 景宁 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期47-52,共6页

针对光学小卫星成像调度系统设计需求,考虑侧视、存储容量、能量和数据传输等复杂约束,面向小规模问题应用,设计了问题求解流程。建立了顶点和边都带权的成像约束图模型,并提出了基于标记更新最短路算法的复杂约束成像卫星调度算法解决... 针对光学小卫星成像调度系统设计需求,考虑侧视、存储容量、能量和数据传输等复杂约束,面向小规模问题应用,设计了问题求解流程。建立了顶点和边都带权的成像约束图模型,并提出了基于标记更新最短路算法的复杂约束成像卫星调度算法解决成像方案生成过程;对数传方案生成过程,给出背包模型并采用带回看策略的贪婪启发式方法进行问题求解。实验结果表明,该方法是可行和适用的。 展开更多

关键词 对地观测卫星 成像调度 标记更新最短路 启发式搜索

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基于Petri网和混合蚁群算法的多星成像调度 被引量：2

11

作者 龙运军 陈宇宁 +1 位作者 陈英武 邢立宁 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第1期35-40,共6页

提出一种基于综合指标Petri网和混合蚁群算法的多星成像调度策略。在综合指标Petri网变迁中引入指标信息,处理多星并发观测和卫星资源竞争关系、反映卫星能量和存储等约束,使得问题描述更直观和完备。设计一种嵌入局部搜索技术的蚁群优... 提出一种基于综合指标Petri网和混合蚁群算法的多星成像调度策略。在综合指标Petri网变迁中引入指标信息,处理多星并发观测和卫星资源竞争关系、反映卫星能量和存储等约束,使得问题描述更直观和完备。设计一种嵌入局部搜索技术的蚁群优化算法,通过启发式信息综合变迁中的指标,引导蚂蚁进行全局搜索。仿真实例结果表明,该策略能有效求解多星成像调度问题,实现全局搜索和快速收敛的平衡。 展开更多

关键词 多星成像调度 综合指标Petri网 蚁群算法 全局搜索 NP-HARD问题

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基于地球剖分的卫星成像调度研究

12

作者 安丰光 宋树华 +3 位作者 程承旗 濮国梁 李滨 陈东 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2014年第2期30-33,66,共5页

鉴于云是卫星成像的重要约束条件,以及目前卫星影像中云信息描述简单、云的空间分布信息不足的特点,提出基于GeoSOT的云区位标识编码模型,对气象卫星影像中云进行标识与编码。利用气象卫星影像云区位标识编码中隐含的空间信息与卫星轨... 鉴于云是卫星成像的重要约束条件,以及目前卫星影像中云信息描述简单、云的空间分布信息不足的特点,提出基于GeoSOT的云区位标识编码模型,对气象卫星影像中云进行标识与编码。利用气象卫星影像云区位标识编码中隐含的空间信息与卫星轨道或拍摄区域范围相结合,可准确计算卫星拍摄区域云覆盖情况,并将云覆盖空间范围信息作为卫星关闭相机的约束条件,避开对有云区域的拍摄,实现对卫星成像调度,达到获得高质量卫星影像的目的。最后,通过仿真试验表明,基于GeoSOT的云区位标识编码可用于卫星成像调度,具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 GeoSOT网格 剖分面片 反Z序 GeoSOT区位标识编码 成像调度

原文传递

一种卫星成像调度的约束修正方法 被引量：3

13

作者 于海 郭玉华 +2 位作者 李军 王钧 景宁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1402-1407,共6页

约束修正是卫星成像调度的重要组成部分,负责处理成像调度方案的约束满足与优化的问题。为得到优化可行的成像调度方案,针对一类带有卫星存储器和数据下传等约束的卫星成像调度问题,提出一种新的约束修正方法。首先构建时间序有向图模型... 约束修正是卫星成像调度的重要组成部分,负责处理成像调度方案的约束满足与优化的问题。为得到优化可行的成像调度方案,针对一类带有卫星存储器和数据下传等约束的卫星成像调度问题,提出一种新的约束修正方法。首先构建时间序有向图模型,将约束修正问题归结为点带约束成本的路径搜索问题,针对该模型提出一种基于标记更新的约束修正算法。通过针对实际问题的实验分析,表明该方法能够在规定的时间内求得问题的最优解,有效的解决了卫星成像调度的约束满足与优化问题。 展开更多

关键词 成像调度 约束修正 时间序有向图 标记更新

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可见光卫星成像调度系统关键技术研究

14

作者 刘云翔 付战平 郭玉华 《青岛理工大学学报》 CAS 2009年第1期86-90,共5页

针对可见光卫星成像调度的应用需求,设计实现了一个成像调度系统.介绍了系统的组成和执行流程,重点讨论了系统实现的关键技术,包括成像约束图模型构建技术以及多目标遗传算法问题求解技术,最后给出了应用实例.该系统已经在某在轨卫星成... 针对可见光卫星成像调度的应用需求,设计实现了一个成像调度系统.介绍了系统的组成和执行流程,重点讨论了系统实现的关键技术,包括成像约束图模型构建技术以及多目标遗传算法问题求解技术,最后给出了应用实例.该系统已经在某在轨卫星成像调度中得到成功应用. 展开更多

关键词 对地观测卫星 成像调度 成像约束图模型 多目标遗传算法

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基于时间序有向图的对地观测卫星成像预调度 被引量：6

15

作者 王钧 陈慧中 +3 位作者 左怀玉 靳肖闪 李军 景宁 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期608-614,共7页

对地观测卫星对用户所提出的成像需求进行成像。卫星成像资源相对于数量众多的成像需求十分有限,需要进行卫星成像调度。考虑到多种成像约束条件,为了充分合理利用有限的成像资源,同时减少成像调度时间,实际中需要对那些可以同时被多颗... 对地观测卫星对用户所提出的成像需求进行成像。卫星成像资源相对于数量众多的成像需求十分有限,需要进行卫星成像调度。考虑到多种成像约束条件,为了充分合理利用有限的成像资源,同时减少成像调度时间,实际中需要对那些可以同时被多颗卫星成像的冲突成像需求进行预先调度处理。针对这样一个问题,本文构建时间序有向图作为多卫星成像预调度问题的模型。在此基础上,提出了依据卫星成像概率来进行冲突成像需求分配的预调度算法。实验结果表明:该方法能提高求解多卫星联合成像调度问题的效率,并有效地应用于实际工程问题。 展开更多

关键词 运筹学 成像卫星 有向图模型 成像预调度 成像调度 成像概率

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对地观测卫星成像调度的多目标约束修正方法 被引量：1

16

作者 于海 李军 +1 位作者 王钧 景宁 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期512-517,共6页

约束修正是对地观测卫星成像调度的重要组成部分,负责处理成像调度方案的约束满足与优化,是一类复杂的组合优化问题。为得到优化可行的成像调度方案,提出一种新的约束修正方法。针对约束修正问题构建时间序有向图模型,并将约束修正问题... 约束修正是对地观测卫星成像调度的重要组成部分,负责处理成像调度方案的约束满足与优化,是一类复杂的组合优化问题。为得到优化可行的成像调度方案,提出一种新的约束修正方法。针对约束修正问题构建时间序有向图模型,并将约束修正问题归结为点带约束成本的优化路径搜索问题;在此基础上,提出一种基于标记更新的多目标约束修正算法。实际问题的实验与分析表明:该方法能够在规定的时间内求得问题所有的多目标优化解,有效地解决了卫星成像调度的约束满足与优化问题。 展开更多

关键词 卫星 成像调度 多目标 约束修正 时间序有向图

原文传递

基于多目标遗传算法的卫星成像任务调度技术 被引量：7

17

作者 李军 王钧 +2 位作者 陈健 陈慧中 郭玉华 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期1164-1168,共5页

针对成像卫星的任务调度问题,考虑多种约束条件,提出了成像任务约束图模型。基于多目标优化和遗传算法思想,提出了一种应用于卫星成像任务调度的多目标遗传算法,详细分析了算法的各个关键步骤的设计思想,能够求得基于成像约束图模型的... 针对成像卫星的任务调度问题,考虑多种约束条件,提出了成像任务约束图模型。基于多目标优化和遗传算法思想,提出了一种应用于卫星成像任务调度的多目标遗传算法,详细分析了算法的各个关键步骤的设计思想,能够求得基于成像约束图模型的满意解,生成卫星的优化拍摄计划。卫星成像任务调度原型系统的实现和实验结果验证了该模型和算法的合理性和有效性。 展开更多

关键词 成像任务调度 多目标遗传算法 成像约束图

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考虑目标间不同转换方式的成像卫星调度 被引量：3

18

作者 王建江 邱涤珊 +1 位作者 贺川 朱晓敏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1806-1814,共9页

针对相邻目标间具有不同转换方式的成像卫星调度问题,分析动作转换时间、存储容量、卫星能量等复杂约束,建立动态拓扑结构无环路有向图模型,引入非约束支配路径的概念,提出基于标记更新思想的动态路径搜索算法(DPSA)对问题进行求解。实... 针对相邻目标间具有不同转换方式的成像卫星调度问题,分析动作转换时间、存储容量、卫星能量等复杂约束,建立动态拓扑结构无环路有向图模型,引入非约束支配路径的概念,提出基于标记更新思想的动态路径搜索算法(DPSA)对问题进行求解。实验结果表明,考虑目标间不同转换方式的DPSA算法在牺牲一定求解效率的基础上,能够全面提高调度效果。 展开更多

关键词 成像卫星调度 转换方式 无环路有向图模型 约束支配 动态路径搜索

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基于模糊偏好的多目标成像卫星调度方法研究 被引量：1

19

作者 王军民 谭跃进 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第11期26-30,共5页

不确定条件下的成像卫星调度问题是一个多目标优化问题。借鉴连续函数的鲁棒性优化思想,提出了一种基于邻域的鲁棒性指标,考虑多种约束条件,建立了多目标成像卫星调度模型。在考虑目标间偏好的情况下,提出了一种基于模糊偏好的多目标遗... 不确定条件下的成像卫星调度问题是一个多目标优化问题。借鉴连续函数的鲁棒性优化思想,提出了一种基于邻域的鲁棒性指标,考虑多种约束条件,建立了多目标成像卫星调度模型。在考虑目标间偏好的情况下,提出了一种基于模糊偏好的多目标遗传算法。实例研究表明,该模型和算法能够有效地解决不确定条件下的成像卫星调度问题。 展开更多

关键词 成像卫星调度 多目标优化 模糊偏好 不确定性

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敏捷成像卫星调度的改进量子遗传算法 被引量：21

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作者 王海蛟 贺欢 杨震 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1266-1274,共9页

针对敏捷成像卫星调度问题中解空间大,选择任务的搜索空间和确定任务观测时间的搜索空间分别是离散域和连续域的难题。建立了多种决策变量混合的敏捷成像卫星调度模型,提出一种改进的量子遗传算法对其求解,改进的量子遗传算法采用二进... 针对敏捷成像卫星调度问题中解空间大,选择任务的搜索空间和确定任务观测时间的搜索空间分别是离散域和连续域的难题。建立了多种决策变量混合的敏捷成像卫星调度模型,提出一种改进的量子遗传算法对其求解,改进的量子遗传算法采用二进制与实数杂合的编码方式,降低染色体的基因位编码数目,提高了搜索效率,有效适应了敏捷成像卫星调度问题中离散与连续混合的解空间;以杂合编码为基础,设计对应的观测函数将敏捷成像卫星调度问题的解映射到相位空间,从而将量子优化机制引入敏捷成像卫星调度问题中,利用量子遗传算法在相位空间搜索的特性解决敏捷成像卫星解空间大、解空间离散与连续并存的问题。最后,通过不同规模的仿真校验对算法的调度效果进行测试和分析。结果表明,所提改进的量子遗传算法在收敛速度和方案收益方面都有较好的表现,能够满足敏捷成像卫星调度的需要。 展开更多

关键词 敏捷成像卫星 改进量子遗传算法 成像卫星调度 多决策变量混合优化

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