基于负载均衡调度的卫星互联测控系统设计与实现

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随着航天技术的快速发展,发射在轨的卫星数量急剧增多,地面测控网络也越发复杂。卫星地面测控系统的效率是影响空间任务完成度的关键因素,卫星与地面站的增多对测控系统提出了更高的要求。多星多站联合测控的关键是对测控资源的高效调度与合理规划,并利用测控平台执行调度方案,以达到整合测控资源、提高卫星数据接收率的目的。本文在深入调研国内外卫星测控调度算法与测控网络发展状况的基础上,提出了基于改进遗传算法的卫星测控调度算法,并设计实现了卫星互联测控系统方案。本文的主要研究内容如下:1、在详细研究卫星与地面测控站数据传输过程的基础上,分析卫星测控过程中的不同需求与资源约束,描述任务时间窗之间的各类冲突情况。在此基础上,研究了卫星测控与所涉及的调度目标、资源约束等因素的关系,建立了卫星综合测控调度模型。2、在研究基于FCFS算法的传统卫星测控调度系统的基础上,利用启发式算法,提出一种基于改进遗传算法的卫星测控调度算法。该算法中提出基于冲突系数的基因选择方式与对于低适应度个体的“分段逆序”变异方式。通过多组仿真实验,验证了所设计调度算法的有效性。3、在所设计的卫星测控调度算法基础上,提出一种卫星互联测控系统方案。详细设计了该系统的功能模块,并针对卫星测控工作的特点,设计了RPC服务模式与基于NIO的并发服务模式,同时设计了系统内各对象间数据传输的通信协议。4、根据所设计方案,开发实现了卫星互联测控平台并完成了各模块功能测试。该平台是本文所设计调度算法与系统方案的工程实现,包含了硬件系统的搭建与软件系统的开发,以该平台为基础,验证了调度算法与所设计测控系统方案的可行性与可靠性。
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