一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)，它涉及包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)的5個分層：數(shù)學(xué)模型層L1，優(yōu)化模型層L2，算法計算層L3，數(shù)據(jù)層L4和應(yīng)用層L5；它們之間是信息傳遞關(guān)系，依次為L1-L2-L3-L4-L5；本發(fā)明是在對地觀測衛(wèi)星數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，確定優(yōu)化目標(biāo)-對地觀測分辨率和相關(guān)約束，并構(gòu)建衛(wèi)星的優(yōu)化模型，然后用包絡(luò)對偶算法對衛(wèi)星模型進(jìn)行優(yōu)化計算，如果優(yōu)化結(jié)果滿足收斂準(zhǔn)則，則得到衛(wèi)星最優(yōu)的對地觀測分辨率。它也可以實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星設(shè)計目標(biāo)和參數(shù)變量的快速計算，和傳統(tǒng)的衛(wèi)星設(shè)計-試驗(yàn)-更改設(shè)計-試驗(yàn)的流程相比，提升了效率。
【專利說明】一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)。用于處理多變量、多約束的衛(wèi)星優(yōu)化問題，能夠得到對地觀測衛(wèi)星最優(yōu)的對地觀測分辨率，屬于航空航天【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]如今人口劇增和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力，正在超過地球自然系統(tǒng)的承受能力，使氣候出現(xiàn)異常，資源枯竭，這需要我們能夠利用衛(wèi)星技術(shù)對資源進(jìn)行適時的檢測。而且，這個對地觀測是國防建設(shè)與國家安全的需要，比如制空權(quán)，制海權(quán)，制天權(quán)，制信息權(quán)。衛(wèi)星平臺設(shè)計是一個非常復(fù)雜的工程，具有多學(xué)科、多層次且學(xué)科之間耦合嚴(yán)重的特點(diǎn)。孤立地分別對各分系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，很難獲得全系統(tǒng)的整體優(yōu)化效果。為了設(shè)計和分析此類涉及多個學(xué)科的復(fù)雜優(yōu)化問題，可以使用多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化(Multidisciplinary Design Optimization,簡稱MDO )的方法。
[0003]MDO問題的明顯特點(diǎn)是變量多、約束多，問題規(guī)模龐大，且函數(shù)多為非線性隱函數(shù)。用單級的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型來準(zhǔn)確描述多學(xué)科問題，會面臨優(yōu)化計算規(guī)模巨大問題，需要具備可靠的分析方法和高效的優(yōu)化算法。針對此類問題，可以采用包絡(luò)對偶法進(jìn)行求解。包絡(luò)對偶數(shù)學(xué)模型、求解策略和優(yōu)化算子都與問題的物理性質(zhì)無關(guān)，而且可以以簡單的解析算式作為優(yōu)化算子求得優(yōu)化解，無需在高維變量空間中尋優(yōu)，所以包絡(luò)對偶法對于處理大型復(fù)雜優(yōu)化問題具有通用性和高的計算效率。
[0004]包絡(luò)對偶法是一種高效的優(yōu)化算法。本發(fā)明通過對對地觀測衛(wèi)星進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計，提出一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提供一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)，包括系統(tǒng)內(nèi)的分層結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以實(shí)現(xiàn)獲得對地觀測衛(wèi)星最優(yōu)的對地觀測分辨率。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提出了一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)，它是在對地觀測衛(wèi)星數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，確定優(yōu)化目標(biāo)-對地觀測分辨率和相關(guān)約束，并構(gòu)建衛(wèi)星的優(yōu)化模型，然后用包絡(luò)對偶算法對衛(wèi)星模型進(jìn)行優(yōu)化計算，如果優(yōu)化結(jié)果滿足收斂準(zhǔn)貝U，則得到衛(wèi)星最優(yōu)的對地觀測分辨率。也可以實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星設(shè)計目標(biāo)和參數(shù)變量的快速計算，和傳統(tǒng)的衛(wèi)星設(shè)計-試驗(yàn)-更改設(shè)計-試驗(yàn)的流程相比，提升了效率。
[0008]本發(fā)明是一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)，涉及包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)的5個分層:數(shù)學(xué)模型層LI，優(yōu)化模型層L2，算法計算層L3，數(shù)據(jù)層L4，應(yīng)用層L5。它們之間是信息傳遞關(guān)系，依次為L1-L2-L3-L4-L5。
[0009]所述數(shù)學(xué)模型層LI由任務(wù)模塊LI I，有效載荷模塊L12，電源模塊L13，發(fā)射模塊L14四個模塊組成。它們之間相互關(guān)系是:任務(wù)模塊L11，有效載荷模塊L12，電源模塊L13，發(fā)射模塊L14并列的，通過衛(wèi)星軌道高度和衛(wèi)星相機(jī)孔徑耦合。
[0010]該任務(wù)模塊L11，其結(jié)構(gòu)是由下列經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)成:
【權(quán)利要求】
1.一種基于包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:它涉及包絡(luò)對偶算法體系的對地觀測衛(wèi)星多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)的5個分層:數(shù)學(xué)模型層LI，優(yōu)化模型層L2，算法計算層L3，數(shù)據(jù)層L4和應(yīng)用層L5 ;它們之間是信息傳遞關(guān)系，依次為L1-L2-L3-L4-L5 ； 所述數(shù)學(xué)模型層LI由任務(wù)模塊Lll，有效載荷模塊L12，電源模塊L13，發(fā)射模塊L14四個模塊組成；任務(wù)模塊LI 1、有效載荷模塊L12、電源模塊L13和發(fā)射模塊L14是相互并列的關(guān)系，通過衛(wèi)星軌道高度和衛(wèi)星相機(jī)孔徑耦合； 該任務(wù)模塊L11，其結(jié)構(gòu)是由下列經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)成:
【文檔編號】G06F17/50GK103761379SQ201410016402
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】王曉慧, 徐巖 申請人:北京航空航天大學(xué)