基于团划分的成像侦察任务聚类方法研究

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1、第19卷第4期2010年8月运筹与管理OPERATIONSRESEARCHANDMANAGEME.NT.SCIENCEV01.19,No.4Aug.2010基于团划分的成像侦察任务聚类方法研究许语拉1,徐培德1,王慧林1,彭玉华2(1.国防科学技术大学信息系统与管理学院.湖南长沙410073;2.西安陆军学院科学文化教研室.陕西西安710100)摘要:成像侦察任务聚类是提高成像侦察卫星利用效率的重要手段。在分析成像侦察任务问聚类关系的基础上,建立了成像侦察任务聚类模型,采用图论中的团划分理论对其进行求解,并给出了相应算法,最后用一个示例验证了算法的有效性。关键词:卫星调度;任务聚类

2、;团划分;成像侦察中图分类号:TPl81;TP315文章标识码:A文章编号:1007-3221(2010)04—0143-07ClusteringofImagingReconnaissanceTasksBasedonCliquePartitionXUYu.1a1,XUPei.del,WANGHui—finl,PENGYu.hua2(1.TheNationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China;2.Xi’口nMilitaryAcademy,Xi’an710100,China)Abstract:Clusteringima

3、gingreconnaissancetasksisasignificantwaytoimproveimagingreconnaissancesatellite’8utilizableefficiency.Basedonanalyzingimagingreconnaissancetasksclusteringrelations,thispaperestablishesanimagingreconnaissancetaskclusteringmodel,employsacliquepartitionmethodingraphtheorytosolvethemod·el,andprese

4、ntsacorrespondingalgorithm.Finallythealgorithmisvalidatedbyanexample.Keywords:satellitesscheduling;tasksclustering;cliquepartition;imagingreconnaissance0引言随着成像侦察任务需求的不断增加,如何合理地利用成像侦察卫星资源成为当今一个研究热点。特别对某些侧摆机动性能较差的卫星,每个轨道圈次内的侧摆成像次数受限。并且对先后不同的目标成像时,需要消耗不少的时间进行姿势转换,这样导致每个轨道圈次内可观测的目标数目非常有限。因此为提高成像卫星

5、的侦察效率,在执行侦察任务之前,有必要考虑先对侦察任务进行聚类。对侦察任务的聚类一方面可以减少卫星每个轨道圈次内遥感器的侧摆次数;另一方面任务聚类后,可以增加每个轨道圈次内卫星执行侦察任务的数量。成像侦察任务必须满足一定的条件才能聚类,文献[1]考虑了卫星遥感器采用固定角度时,观测条带对多个目标的覆盖情况,并考虑了聚类覆盖任务的优先级调整问题。文献[2]综合考虑了任务间的角度差异与观测时间差异,对目标的访问参数优化,通过对相邻目标的观测角度修正,从而采用相同角度对多个目标一起观测。该文只考虑了相邻两个任务的聚类,但没有考虑对多个任务的同时聚类。文献[3]只收稿日期:2009-05.

6、18作者简介:许语拉(1981.),男.湖北云梦人,硕士研究生。研究方向为军事运筹学理论与方法;徐培德(1958·)。男.上海人,教授.军事运筹学硕士导师.主要研宄方向为军事运筹、武器系境分析、作战模拟等;王慧棘(1983-),男。内蒙古开鲁人.博士生.研宄方向为作战模型与模拟;彭玉华(1982一),男,江苏如皋人。助长,主要研兜方向为高等裁育。144运筹与管理2010年第19卷针对侧视角度相同的任务在观测时间段进行合成。文献[4]在成像侦察任务的调度过程中考虑了点目标任务和区域目标任务的综合聚类情况,提出了最d,倾fJ视角度合并准则和最小冗余合并准则,并把卫星单轨的任务合成问题看

7、成是最大覆盖问题,用动态规划法求出了最优解。本文依据成像侦察任务之间在时间窗口、侧摆角上的约束关系,建立了成像侦察任务聚类关系图模型。把任务的聚类问题转化为图论中的团划分问题。团划分是经典的NPC问题,一个图的团划分问题也就是该图的补图的图着色问题,在文献[5]中,c.J.Tseng等提出的近似团划分算法是解决该问题的典型算法,其计算效率、收敛性优于遗传算法和模拟退火等算法。在文献[6]中张鲁峰等对该算法做了些许改进,提出了完全点合并准则,二分点合并准则,试验表明该算

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