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随着我国航天科技事业的快速发展,将会有越来越多的长寿命、传输型遥感卫星发射升空。今后10年或稍后的一个时期将建立长期稳定运行的卫星对地观测体系,即以资源卫星系列、气象卫星系列、海洋卫星系列和环境与灾害监测小卫星群组成长期稳定运行的卫星对地观测体系,实现对中国及周边地区甚至全球的陆地、大气和海洋的立体观测和动态监测。资源卫星作为目前应用最为广泛的对地观测卫星,在国民经济建设和国防建设中发挥着越来越重要的作用,政府各业务管理部门、科研院所等对资源卫星遥感数据的需求成倍增长,资源争用和任务冲突是资源卫星遥感任务管理所面临的现实和迫切的问题。如何充分利用资源卫星遥感资源,满足用户多样化的遥感数据需求是“资源卫星遥感数据获取任务规划技术”要研究解决的问题。卫星遥感数据获取任务规划技术的关键是研究建立卫星遥感任务规划调度问题分析模型以及针对问题模型的求解算法。从国内外研究进展来看,卫星遥感任务规划与调度问题已经得到了国内外研究人员的广泛关注,并取得了许多有价值的研究成果,有些成果已应用到了实际在轨运行卫星的遥感任务规划与调度系统中。但是,大多数研究局限于单星任务规划和调度,有关多星任务调度问题的研究还刚刚起步,处于理论研究阶段,还远没有达到实用程度;所建立的规划模型和卫星及载荷特性紧密相关,不能适应对不同卫星的任务调度问题;模型的求解算法比较单一,在应用中有一定的局限性,很难适应多颗卫星协同任务调度问题。基于以上背景,本文从分析影响资源卫星遥感数据获取任务规划的主要因子入手,研究建立针对多星多站多任务的资源卫星任务规划模型,并对多星多站多任务规划调度算法进行研究,提出启发式局部搜索算法与约束规划树搜索相结合的混合约束规划优化算法,以解决资源卫星任务规划中的星地资源一体化优化分配问题。主要研究内容和结论包括：
⑴资源卫星遥感任务规划问题分析。主要针对实际应用的卫星遥感任务规划流程、任务规划的影响因子以及任务规划的目标进行分析,提出多星多站多任务规划问题的基本概念,并对问题的基本要素和研究过程进行分析。通过研究分析可知,多星多站多任务规划问题的实质是星地一体化资源优化分配问题,已有的研究主要考虑卫星资源的优化分配问题,本文将卫星资源和地面站资源统筹考虑,并考虑遥感任务的相关性,更符合实际应用的需要,但同时也增加了研究问题的复杂性。
⑵多星多站多任务规划问题建模方法研究。针对多星多站多任务规划问题的复杂性,结合卫星遥感任务规划问题影响因子分析,研究分析约束满足问题(Constraint Satisfaction Problem,简称CSP)和约束规划(ConstraintProgramming,简称CP)方法,对多星多站多任务规划问题建模的适宜性,提出一种约束规划混合建模方法,从不同的约束概念来看待和描述问题,并通过关联约束把不同的模型成分联系起来,共同实现准确描述问题的目的:在遥感任务规划约束条件分析和一些基本假设的基础上,建立了多星多站多任务规划问题模型。
⑶多星多站多任务规划问题模型求解算法研究。针对所建立的多星多站多任务规划模型,结合模型优化求解的目标,在分析启发式局部搜索方法和约束规划搜索方法进行问题模型求解的基础上,提出启发式局部搜索与约束规划树搜索相结合的混合约束规划搜索方法进行模型求解,并对具体模型求解算法进行研究。提出的贪婪随机插入算法、变邻域禁忌搜索算法和导引式禁忌搜索算法均可对模型进行求解,其中导引式禁忌搜索算法综合了前两种算法的特点,并充分考虑了本文问题模型的要素,具有综合优势。
⑷应用实验研究。研究设计并实现一个多星多站多任务规划试验系统,应用本文研究的模型及求解算法,采用模拟多星、多站、多任务数据进行任务规划,验证了本文所建立模型和求解算法的有效性。