[發(fā)明專利]一種遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010987911.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN112529241A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晶燕;趙健宇;焦健;張兆國(guó);程瑤;呂欣琦;程卓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發(fā)明涉及一種遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化方法，有四個(gè)步驟：設(shè)計(jì)遙感衛(wèi)星效能評(píng)估模型；設(shè)計(jì)遙感衛(wèi)星多維度費(fèi)用模型；在此基礎(chǔ)上，以遙感衛(wèi)星性能指標(biāo)、可靠性指標(biāo)和重量指標(biāo)為優(yōu)化參數(shù)，設(shè)計(jì)遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化模型；基于效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)適應(yīng)度函數(shù)，利用遺傳算法求解模型獲得最優(yōu)解，反饋工程單位。本發(fā)明形成了包括遙感衛(wèi)星效能模型、多維度費(fèi)用模型、效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化模型為一體的綜合系統(tǒng)，能夠快速、準(zhǔn)確地獲得遙感衛(wèi)星最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化方法，能夠?qū)b感衛(wèi)星設(shè)計(jì)方案進(jìn) 行分析和權(quán)衡，獲得高效能、低費(fèi)用的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

背景技術(shù)

遙感衛(wèi)星研制初期最重要的任務(wù)之一就是對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化權(quán)衡， 即在效能和費(fèi)用兩個(gè)要求之間進(jìn)行權(quán)衡。效能是遙感衛(wèi)星在規(guī)定條件下和規(guī)定 時(shí)間內(nèi)，滿足一組特定任務(wù)要求的程度，是衛(wèi)星性能和可靠性的綜合度量。費(fèi) 用主要是遙感衛(wèi)星的研制費(fèi)用，與衛(wèi)星設(shè)計(jì)參數(shù)密切相關(guān)。效能與費(fèi)用權(quán)衡達(dá) 到最優(yōu)，是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星研制周期縮短、快速、按需發(fā)生的必要手段，是支撐進(jìn)一 步提升衛(wèi)星系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)能力的有效途徑。效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化作為遙感衛(wèi)星的重要 環(huán)節(jié)，如何實(shí)現(xiàn)高效能、低費(fèi)用的設(shè)計(jì)方案日益受到國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注。

目前，國(guó)外直接針對(duì)遙感衛(wèi)星開展效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化的研究并不充分，但在武 器裝備等領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究。美國(guó)工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會(huì) (WSEIAC)提出的ADC效能模型得到了廣泛應(yīng)用和認(rèn)可，美國(guó)航空無線電研 究公司、美國(guó)海軍、美國(guó)陸軍分別開發(fā)了ARINC模型、AN模型和AAM模型等 一系列衍生模型用于武器裝備效能評(píng)估。另一方面，隨著工程系統(tǒng)日益規(guī)模龐 大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所消耗的財(cái)力巨大，且經(jīng)常發(fā)生費(fèi)用超支的現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外對(duì)裝 備采辦的經(jīng)濟(jì)可承受性越來越重視。國(guó)外機(jī)構(gòu)在大量歷史費(fèi)用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 針對(duì)不同系統(tǒng)的特點(diǎn)建立了一系列費(fèi)用評(píng)估模型。例如，美國(guó)國(guó)家航空航天局 (NASA)將重量作為航天器費(fèi)用估算的核心要素，提出了無人航天器成本模 型(USCM)以及小型航天器成本模型(SSCM)。美國(guó)國(guó)防部采用以費(fèi)用為獨(dú) 立變量(CAIV)方法對(duì)新型武器裝備作戰(zhàn)效能、費(fèi)用和性能參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化， 確定壽命周期內(nèi)費(fèi)用目標(biāo)并進(jìn)行費(fèi)用控制。國(guó)內(nèi)關(guān)于效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化方面的研究 工作起步較晚，雖然取得了一定成果，但是至今仍然存在一定的差距，因此有 必要研究遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化問題。

相比武器系統(tǒng)，遙感衛(wèi)星效費(fèi)優(yōu)化問題的難點(diǎn)在于，由于衛(wèi)星系統(tǒng)具有不 可維修的特點(diǎn)，在運(yùn)行過程中存在降級(jí)使用情況，工作模式及實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況復(fù) 雜，現(xiàn)有效能評(píng)估模型無法滿足實(shí)際工程需求。同時(shí)，衛(wèi)星費(fèi)用模型評(píng)價(jià)維度 單一，無法全面覆蓋衛(wèi)星研制過程中的費(fèi)用影響因素，而在遙感衛(wèi)星設(shè)計(jì)過程 中，往往還受到一系列連續(xù)性約束和離散性約束限制，目前尚缺乏針對(duì)遙感衛(wèi) 星特點(diǎn)的效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化模型。此外，工程設(shè)計(jì)中往往依靠設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)來試湊優(yōu) 化遙感衛(wèi)星設(shè)計(jì)方案，缺乏自動(dòng)化的手段支持，不僅很難逼近最優(yōu)解，而且可 能造成設(shè)計(jì)資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提供一種遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化方法，利用遙 感衛(wèi)星性能參數(shù)、可靠性參數(shù)和重量參數(shù)構(gòu)建效費(fèi)權(quán)衡模型，并利用遺傳算法 求解模型，獲得高效能、低費(fèi)用的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

本發(fā)明解決技術(shù)的方案是：一種遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡優(yōu)化方法，所述方法通 過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：以遙感衛(wèi)星分系統(tǒng)為最小顆粒度，設(shè)計(jì)綜合度量衛(wèi)星性能和可靠 性的遙感衛(wèi)星效能模型；

步驟二：設(shè)計(jì)遙感衛(wèi)星多維度費(fèi)用模型；

步驟三：設(shè)計(jì)遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡模型，該模型以步驟一和步驟二建立的遙 感衛(wèi)星效能模型和遙感衛(wèi)星多維度費(fèi)用模型為目標(biāo)函數(shù)，以遙感衛(wèi)星性能指標(biāo)、 可靠性指標(biāo)和重量指標(biāo)為優(yōu)化參數(shù)；

步驟四：基于步驟三設(shè)計(jì)遙感衛(wèi)星效費(fèi)權(quán)衡模型，設(shè)計(jì)適應(yīng)度函數(shù)，針對(duì) 優(yōu)化參數(shù)，利用遺傳算法，確定具有最佳效費(fèi)比的遙感衛(wèi)星設(shè)計(jì)方案。

優(yōu)選的，遙感衛(wèi)星效能模型E包括遙感衛(wèi)星可用性模型A、遙感可信性模 型D和遙感衛(wèi)星能力模型C，