16、卫星调度中的优化与解决方法概述

卫星调度中的优化与解决方法概述

1. 调度问题的背景与重要性

随着卫星技术的飞速发展，卫星任务规划和运营的数量大幅增加，需要智能调度系统来自动、最优地处理这类任务规划，即通过地面站服务为太空任务分配任务。卫星任务规划的核心是卫星调度问题，其解决目标是优化用户请求的分配，实现地面与航天器系统运营团队之间的有效通信。这类问题属于NP - 难问题，难以获得最优解且计算复杂度高，因此需要借助一些算法来寻找最优解，并利用工具评估算法以解决卫星调度、航天器设计、运营和卫星部署系统中的优化问题。

1.1 规划与调度的概念

规划和调度是两个相互关联的过程。规划是指找到“将世界从某种初始状态转变为期望状态的一系列行动”的过程；而调度是指“在一组约束条件下，将一组任务分配给一组资源”的过程。大多数现实世界的问题可视为高度受限的集成规划和调度问题，需要分配有限的资源（如人员、机器、材料和资产）以优化特定目标，并满足时间、预算和空间等约束条件。

1.2 规划问题的应用领域

规划问题广泛存在于各个领域，包括自主潜艇控制、制造业、人力规划和家庭医疗服务等。经典的规划和调度问题主要关注找到将世界从初始状态转变为期望状态的行动序列，多数研究假设具有有限状态空间、行动的确定性效果、静态环境、瞬时行动和顺序行动等条件。规划问题的变体和扩展可能涉及具有不确定效果的并行行动。

1.3 调度问题的定义与发展

调度问题主要涉及将资源分配给活动以优化某些性能目标，资源可以是机器和人力，活动可以是制造操作和职责，性能目标可以是最小化资源利用率和人员成本。调度问题已从传统的机器调度扩展到大学课程安排、广播调度和医疗专业人员调度等领域。 <