17、卫星调度优化与相关系统解析

卫星调度优化与相关系统解析

1. 小规模卫星调度

小规模卫星任务规划常见于欧美、中国等机构的研究项目，以及中小企业和高校中。随着卫星网络的快速发展，卫星通信在诸多领域的应用日益增多，但地面站数量少于任务规划请求数量。所以，我们的目标是充分利用地面站，尽可能多地接受请求。地面站使用时间指的是地面站与航天器通信的时长，最大化地面站使用时间等同于最小化其空闲时间。卫星调度的目标是将任务分配给地面站，确保航天器完成任务。

2. 多卫星调度

地球观测卫星（EOS）在快速响应地球表面观测请求方面具有代表性作用。资源只有在目标可见时才能进行观测，调度过程涉及多颗卫星和多个轨道。从同一资源的角度看，存在多个目标，且一个目标可同时被多个资源观测。整个调度周期内，可见时间窗口的分配存在大量重叠，使得问题的组合特性更加突出，不同资源的操作约束也可能不同，导致问题难以统一建模，因此多颗EOS调度问题属于NP完全问题。

3. 多卫星、多地面站跟踪与控制（TT & C）调度

随着航天技术的飞速发展，越来越多的航天器被送入轨道，地面测控网络的任务也日益繁重。多卫星、多地面站TT & C调度对于提高TT & C资源的利用效率、更好地满足卫星TT & C需求以及充分发挥TT & C系统的综合效能具有重要意义。考虑到可见弧之间的冲突以及地面站设置转换时间的要求，以是否在可见弧内执行TT & C作为设计变量，设计了多卫星、多地面站TT & C调度问题的组合优化模型。目标函数是卫星优先级、地面站优先级、地面站效率和调度可见弧长度的组合。

4. 地面站调度

4.1 基本概念