应用改进遗传算法优化天基光学监视平台轨道

针对地球遮挡、地影、太阳光干扰、月光干扰、空间目标相对观测平台的角速度等约束对空间目标可见性的影响问题,基于已编目空间目标双行轨道根数,研究以太阳同步晨昏圆轨道作为观测平台轨道,采用改进多变异位自适应遗传算法对单星观测平台轨道倾角进行优化设计。仿真结果表明,改进的多变异位自适应遗传算法有效地解决了多变异位自适应遗传算法不能保证收敛到所有种群中最优个体的问题,且随机抽取10%左右的目标样本可以达到与采用所有目标相当的性能,计算效率提高约1个量级。     

多平台空间目标观测协同调度问题

针对空间目标观测的平台多样性、单次观测不确定性、任务层次优先性等现实问题,从多平台任务协同分配的角度,统一考虑夭基、地基固定、地基移动观测平台,建立面向空间目标应急观测异构平台预调度模型,基于STK和改进NSGA-Ⅱ算法进行了仿真验证,为构建天地一体空间目标观测体系建立提供有益借鉴.     

从空间站出发的奔月轨道设计

由于空间站的运行轨道在惯性空间是已经确定的,因此对于基于空间站组装的月球探测器,需要对其奔月轨道做出专门设计.本文结合月球的运动规律,建立了完整的奔月轨道数学模型,并结合工程的实际背景,给出了相应的约束条件,从而将轨道设计问题转化为求解满足一系列约束条件的轨道动力学方程.然后通过选取合理的优化目标和约束参数,利用遗传算法和SOP算法进行求解,计算得到了满足条件的奔月轨道参数.最后,将得到的初步设计结果,与STK计算结果进行了比较,进一步验证了结论的正确性.     

基于代理模型的卫星系统仿真优化平台

针对既定目标,采用卫星系统进行协同观测可以最大化卫星系统的整体效能,如何对卫星系统的轨道或载荷参数设计是一个设计空间大、设计变量多的优化问题。对此,采用基于代理模型的仿真优化,通过改进广义模式搜索算法在设计空间中搜索最优解,并以此为核心设计开发卫星系统仿真优化平台。该平台集成问题建模、仿真优化和结果评估显示,为用户提供设计和改进卫星系统方案的方法和依据。采用该平台对卫星系统设计实例进行优化,通过对比发现,平台的优化结果稳定性和优化效率优于STK-Analyzer。     

单站单圈卫星初轨确定方法研究

为实现低轨卫星轨道的快速确定和预报,基于单站单圈雷达站测量数据采用遗传算法和最小二乘法对卫星初轨确定及轨道预测问题进行了研究。通过比较分析不同观测误差下两种方法的仿真结果,验证了初轨确定过程中两种方法的可行性,同时指出了各自的优缺点和适用条件,为不同观测条件下卫星最优初轨确定的方法提供了参考。     

极端条件光测图像技术进展及其空天应用

与传统测量手段相比,光学图像测量具有高精度、非接触、大视场、适合实时动态测量等优势,广泛应用于航空航天、国防试验、勘察勘测、交通运输等领域。对于飞行平台成像观测、非合作目标观测、空间操作观测等,常常会叠加更多更极端的限制条件或干扰因素,要同时满足高精度等测量需求,属于一类极端条件下的测量问题。近20年来,课题组对光学图像测量的理论和方法进行系统深入的研究,取得一系列原创性成果,显著提高了目标探测能力和运动参数测量精度,开拓了光学图像测量在空天领域的应用研究。     

高精度空间非合作式相对轨道状态预报

为了解决接近空间非合作目标过程中的相对导航问题,提出一种基于相对轨道动力学方程和二阶龙格库塔积分公式的高精度空间非合作目标相对轨道预报模型。考虑地球J2摄动加速度,将目标轨道方程在参考轨道附近展开,保留至引力加速度差的二阶展开项,并进一步推导考虑J2摄动的参考轨道角速度和角加速度,建立相对轨道动力学微分方程;在给定相对轨道初值的情况下,采用二阶龙格库塔积分公式进行相对轨道预报。该模型采用数值积分方法,对相对轨道动力学模型形式没有限制,通用性好,适用范围广;选择低阶龙格库塔公式积分预报,既减少了计算量又保证了计算精度。设置高轨和低轨两种相对运动仿真场景,仿真结果表明了模型的通用性和精确性。     

自适应光学技术及其军事应用

自适应光学系统能够实时测量并补偿光波受动态干扰所造成的波前畸变,使光学成像系统得到接近衍射极限的目标像。在分析大气湍流对空间目标成像的影响及其统计参数的基础上,介绍了自适应光学的组成、工作原理、工作流程及其特点,阐述了自适应光学在激光、航天和通信等军事领域的广泛应用。     

地月转移轨道的天基测向初轨确定研究

研究了利用天基测向数据对地月转移轨道的初轨确定。天基平台分别考虑采用单颗卫星和星座卫星,研究了观测数据的噪声平滑,分析了观测弧段长度和观测几何对两种平台的定轨精度的影响,基于数值分析结果,研究了初定轨中系统差的消除。研究结果表明,星座双星同步定轨比较适用于地月转移轨道的天基测向初定轨。     

基于改进遗传算法的反舰导弹火力分配研究

反舰导弹是打击敌水面舰船的主要手段,多武器平台打击水面多目标时,如何合理分配导弹,使其充分发挥作战效能,构成反舰导弹的火力分配问题。建立反舰导弹火力分配模型,并提出一种基于改进遗传算法的导弹火力分配求解算法,在算法中采用十进制编码策略、适应度比例选择法和自适应变异概率。通过结合实例进行验证,证明了改进遗传算法可以有效快速地找到最优火力分配方案,为舰艇作战指挥决策提供参考。     

自适应变异遗传算法在通信网络时延和路由选择优化中的应用分析

在遗传算法中采用自适应的方法来控制变异操作,可以提高算法的全局搜索能力,加快收敛速度,从而可以迅速地求解组合优化问题,并在进一步求解计算机通信网优化问题中得到成功应用.     

绕月轨道阴影区域建模与轨道优化

针对绕月运行轨道建立月球阴影区域与地球阴影区域的数学模型,给出了卫星是否处于阴影区域的判据;利用黄金分割法搜索出了阴影区域的边界值。将禁忌搜索算法嵌入遗传算法中并结合具体案例,搜索出了阴影时长最短的最优目标轨道。所给出的绕月轨道阴影区域模型简单且能够满足工程精度需求,可用于星上自主预报算法;所给出的嵌入式遗传算法能有效避免陷入局部最优并快速收敛。     

基于云进化的遗传粒子滤波算法

针对粒子滤波器存在的粒子贫乏问题,提出了一种基于云模型改进的遗传重采样方法。选择操作采用相隔一定代数进行随机采样的方式,防止选择压力过大导致粒子贫化;利用Y云发生器实现变异操作,根据粒子的观测概率自适应控制搜索范围,在现有粒子的附近搜索精良粒子,在提高粒子有效性的同时增加了粒子的多样性。仿真结果表明：改进后的算法有效地解决了粒子的贫乏问题,提高了滤波性能。     

自适应遗传算法捷联惯导系统初始对准

在基本遗传算法的基础上给出了一种适合于捷联惯导系统初始对准问题研究的自适应遗传算法,该算法适时调整遗传空间大小,以保证对准的速度.在选择操作中采用最优解保存策略.交叉概率和变异概率的适时变化使姿态信息具备更强的环境适应性.根据初始对准的特点,用地球重力加速度和自转角速度信息构造适应度函数.仿真结果证实了该算法在捷联惯导系统初始对准问题研究中的有效性.     

Optimization of Submarine Hydrodynamic Coefficients Based on Immune Genetic Algorithm

Aiming at the demand for optimization of hydrodynamic coefficients in submarine's motion equations,an adaptive weight immune genetic algorithm was proposed to optimize hydrodynamic coefficients in motion equations.Some hydrodynamic coefficients of high sensitivity to control and maneuver were chosen as the optimization objects in the algorithm.By using adaptive weight method to determine the weight and target function,the multi-objective optimization could be translated into single-objective optimization.For a certain kind of submarine,three typical maneuvers were chosen to be the objects of study:overshoot maneuver in horizontal plane,overshoot maneuver in vertical plane and turning circle maneuver in horizontal plane.From the results of computer simulations using primal hydrodynamic coefficient and optimized hydrodynamic coefficient,the efficiency of proposed method is proved.     

基于遗传算法与支持向量机的火炮内膛疵病分类方法研究

支持向量机能够较好解决小样本、非线性数据特征的多分类问题,适用于火炮内膛疵病的分类,但其性能依赖于其参数的选取;对基本遗传算法进行改进,使用自适应的交叉算子和变异算子,并应用于支持向量机参数优化;通过对火炮内膛疵病分类精度的对比研究,改进的遗传算法确定支持向量机优化参数的方法取得了良好的效果,验证了该方法对疵病分类的有效性。     

融合遗传蚁群算法的区域覆盖卫星星座优化算法

针对特定区域覆盖并密集重访的卫星星座优化设计问题,采用回归轨道和共星下点轨迹星座的设计方案,提出特定区域内重点地区权值排序覆盖并融合遗传蚁群算法优化求解卫星星座轨道参数的方法。分析区域覆盖星座的设计需求,建立回归轨道覆盖区域模型,利用遗传蚁群算法计算出最优轨道根数,使用共星下点轨迹星座求解算法求出所有星座参数。仿真实验结果表明优化设计的星座满足对于区域目标的覆盖时间和重访次数需求,并对重要地点按照权值排序进行了侧重性覆盖和重访,验证了算法的可行性。     

基于优化遗传算法的软硬件划分方法

针对软硬件划分问题,研究了一种优化的遗传算法,提出硬件倾向度的概念,用于遗传算法初始群体的生成,减少了初始解的随机性和搜索的盲目性;在遗传算法过程中,使交叉变异概率随着遗传过程由大变小,保证早期具有较大的搜索空间,后期又能保留较好的解,使用动态结束条件自适应结束遗传算法。与对比算法相比,该算法的效率较高,且在大规模问题求解上能够获得更优解。