基于多目标优化算法的卫星轨道优化问题研究

参赛密码（由组委会填写）“华为杯”第十三届全国研究生数学建模竞赛学校南京工业大学参赛队号10291002队员姓名1.黄纬国2.吴炳延3.王梦杰参赛密码（由组委会填写）“华为杯”第十三届全国研究生数学建模竞赛题目军事行动避空侦察的时机和路线选择摘要：本文以卫星侦察的预测和避让为背景，以保证安全的情况下最小化到达目的地的时间为目标，研究了卫星的观测和侦察的预测方法，并根据对卫星侦察的预测，优化了到达目的地的道路选择和行动方式。

针对问题一，第一小问，本文首先对观测数据进行坐标变换，结合星下点的经纬度随时间变化的函数给出了星下点的运行轨迹，给出了基于经度和纬度的Q型卫星的观测范围和侦察范围，同时将Q型卫星侦察预测转化为Q型卫星星下点轨迹的预测。

分别联立星下点轨迹函数和目标区域的边界方程，解出星下点进入和离开目标区域的经纬度和时间，从而实现对Q星被观测到的情况和过顶情况的预测。

对于确保安全施工情况的预测，本文通过计算卫星的侦察时段来给出确保安全施工的方案。

第二小问，对L-1、L-2型卫星的预测方法和第一小问对Q星的预测方法相同，通过对两颗星被观测情况和过顶情况取并集和对确保安全施工时段取交集来考虑两颗星的共同作用，分析两颗卫星的相对位置变化，由于存在一定的周期差，两颗卫星的相对位置改变导致在侦察的协作工作方面有所削弱。

第三小问，通过对观测数据的分析，求出K型卫星的轨道高度、运行周期和特定时候的初始位置，采用对观测点的最小二乘拟合求出轨道平面的倾角，采用与Q型卫星相同的预测方法对K卫星后面三次被观测到情况的预测，对不同数量的观测数据拟合计算出的轨道倾角进行对比分析，总整体趋势上，随着拟合数据的增多，倾角趋于稳定，可视其为误差随着观测数据的增多逐渐减小。

针对问题二，本文从时间和安全的角度入手，对本问进行建模求解。

提出在卫星监视下躲避，在无卫星监视下机动的设想，重点研究了车辆遭遇卫星的几种情况，将问题转化成单一求时间问题，并构造了求耗时最短的目标函数。

铁路轨道现场测量准确性提升方法及测量数据应用思路摘要：随着当前我国现代科学信息技术的不断进步以及现代人们生活品质水平的不断提高，人们对铁路交通运输过程中的安全管理都提出了更高的要求。

为了保证线路的安全运行，需要在线路建设和运营维护期间对轨道进行精准测量。

现场测量时，受现场各种因素影响，测量结果出现偏差。

关键词：铁路轨道；现场测量；提升方法；数据应用引言我国疆域辽阔，山川河流遍布，地势复杂多样，自然环境各不相同。

环境因素会使铁路轨道几何参数发生变化，轨距会受环境温度影响，超高会随路基、道砟、钢轨状态的变化而变化。

基于此，本文主要对铁路轨道现场测量准确性提升方法及测量数据应用思路进行论述，具体如下。

1影响现场测量结果的因素环境温度是影响轨道几何参数的主要因素，温度变化时轨道会热胀冷缩，导致轨距变化。

对于轨道几何参数测量仪器，计量检定或者校准时，实验室温度一般在20℃左右，但现场测量的环境温度有时超过50℃或低于-30℃。

温度变化会导致测量数据不准确。

为方便运输和使用，轨距尺、支距尺、轨检仪等大尺寸测量仪器一般选取比较轻的铝材，而铝和轨道材质的热膨胀系数不同。

现场环境温度与实验室温度相差大时，测量仪器的长度变化量和轨道几何参数变化量有明显差异，从而导致测量结果出现误差。

以轨距测量为例，轨距尺主体为铝结构，铝的热膨胀系数为23×10-6/℃。

温度变化时，可按照钢的热膨胀系数计算轨距变化量。

2铁路轨道现场测量准确性提升方法及测量数据应用思路2.1基于多目标级联深度学习的轨道板表面裂缝测量轨道板劣化严重程度判识是工务养维的重要基础，而裂缝识别与宽度的精确测量是判识劣化程度的重要依据。

基于传统机器视觉的轨道板裂缝判识易漏检、错检，复杂背景条件下检测精度较低，计算成本较高。

轨道板裂缝将导致雨水腐蚀轨道板内钢筋等结构物，降低轨道结构耐久性，严重危害轨道结构的服役性能。

目前对高速铁路轨道板裂缝的检查手段主要依靠人工目视巡检，精度和效率受检测人员工作经验、工作状态及工作环境等因素影响较大，具有较大不确定性，亟需一种高效、稳定、准确的裂缝病害识别及量化方法。

第17卷 第1期 太赫兹科学与电子信息学报 Vo1．17，No．1 2019年2月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Feb．，2019

文章编号：2095-4980(2019)01-0040-06 多区域多维覆盖联合优化卫星任务规划 李耀东，张 静，江建军 (信息工程大学 信息系统工程学院，河南 郑州 450001) 摘 要：针对电子侦察卫星如何对多目标潜在区域进行普察的任务规划问题，通过分析电子侦察卫星的应用场景、任务需求及执行约束，将待观测区域网格化、观测时间离散化以及对观测频率频段化处理，建立解决该问题的时空频三维覆盖优化模型。通过改进编码结构、初始化以及对约束处理等方法，将遗传算法用于该模型的求解。仿真实验表明，改进的算法可以适应多卫星长编码多约束优化问题求解，模型可以优化任务规划结果。 关键词：卫星；任务规划；离散化；矩阵循环移位初始化；遗传算法 中图分类号：TN92 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA201901.0040

Mission scheduling of electronic reconnaissance satellites based on multi-area LI Yaodong，ZHANG Jing，JIANG Jianjun (Institute of Information System Engineering，University of Information Engineering，Zhengzhou Henan 450001，China)

Abstract：Regarding to the issue of how Electronic Reconnaissance Satellites(ERS) execute the regional survey mission task, the optimization model considering time, area and frequency are established by analyzing the application scenes, task requirements and the constrained conditions of ERS, through dividing the observation area into grids, the discretization of the observatory time, and the processing on the observatory frequency. The genetic algorithm could apply to the model by modifying the structure of code, initializing the method and introducing the penalty function. Conclusion of the simulation indicates that the ERS area census task could be effectively executed with the proposed model and algorithm. Keywords：satellite；mission scheduling；discretization；matrix circular shift initialization；genetic algorithm

连续小推力拦截卫星攻击轨道的优化赵琳;李玉玲;刘源;郝勇;王艺鹏【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2016(024)001【摘要】针对空间攻防中目标卫星周围由若干小卫星以编队形式绕飞的情况,研究了拦截卫星的轨道规划问题.以配备电推进的连续推力拦截卫星为对象,提出了基于遗传算法的拦截卫星攻击轨道寻优方法.以编队小卫星的动态防御模型作为环境模型,根据进攻轨道安全性和节省燃料的要求建立综合适应度函数,并对算法的编码方式、选择算子、交叉算子和变异算子进行了设计.基于MATLAB平台进行了仿真试验,结果表明,拦截卫星于650 s时击中目标卫星,总开机时间为410 s.提出的算法能够寻找到最优攻击路径,并且算法收敛性速度快,稳定性高.与同类的研究方法相比,该算法能够有效减少火箭开机时间,进而减轻了卫星在轨道机动过程中姿态调整的任务负荷.【总页数】9页(P178-186)【作者】赵琳;李玉玲;刘源;郝勇;王艺鹏【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TJ861;V19【相关文献】1.静止卫星小推力多圈转移轨道间接优化 [J], 沈红新;李恒年2.基于遗传算法的反卫星拦截轨道优化 [J], 杨亮;武健;马肸3.连续小推力航天器的深空探测轨道优化方法综述 [J], 李俊峰;蒋方华4.多目标连续小推力深空探测器轨道全局优化 [J], 黄国强;陆宇平;南英;华鹏5.逆轨道拦截卫星轨道设计与优化 [J], 马丹山;王明海;鲜勇;李邦杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。