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研究生: 林秀蓉
論文名稱: 具傾斜觀測功能之最佳化衛星取像排程
The Optimization Imaging Scheduling of Satellite with Inclinable Bservation
指導教授: 游素珍
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱:
論文出版年: 2009
畢業學年度: 98
語文別: 中文
中文關鍵詞: 遙測衛星排程分枝定界法上界下界優先法則
外文關鍵詞: Remote imaging scheduling of the satellite, Branch and bound algorithm, Upper bound, Lower bound, Dominance rule
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  • 中文摘要
    福爾摩沙衛星二號(FORMOSA-2)是一兼具地球遙測實用價值及科學實驗研究任務的衛星,其具有每日再訪率與高空間的解析度設計,對台灣及全球的陸地及海域進行遙測作業,取得即時的衛星影像,滿足不同的需求。本論文研究目的為設計一最佳化排程演算法來求解遙測衛星的任務取像排程問題。取像任務以座標進行紀錄,設定在單一軌道下具有傾斜觀測能力之衛星對任務進行連續取像,取像前需進行衛星的鏡頭姿態前後左右各45度的調整,在連續照射8分鐘的有限資源下取得最大的任務取像數目。此排程問題的計算複雜度為NP-hard,本研究以分枝定界法(Branch and Bound algorithm)來改善窮舉法的演算過程,利用有效的上界、下界及優先法則,提高求解的品質與效率,期望在合理時間內求得最佳解。最後以計算機模擬實驗,以分枝定界演算法在求解遙測衛星取像排程問題所需的時間與產生之節點數,均較窮舉法優越,證實分枝定界演算法的應用價值。


    Abstract
    FORMOSA-2 is a satellite with practical utility of the earth remote imaging and science experiment research. It is designed with daily coming againe property and high definition in high altitude. The satellite proceedes remote imaging in Taiwan and the land and sea area of all the world to promptly gets satellite imaging. It can satisfy different demand. The objective of the thesis research is to design a optimization scheduling algorithm to solve the job scheduling problem of the satellite. The jobs are recorded as coordinates. Satellite with inclinable observation on single orbit take job images between one consecutive imaging operation. Before taking images satellite must adjust its camera lens rangeing between -45 and 45 degreens on all sides. The objective is to get the maximum number of jobs in a limited resource of eight minutes. The scheduling problem is NP-hard in computational complexity. The thesis research presents a branch-and-bround algorithm to improve the processing of exhaustive attack method. Using effective upper bound, lower bound and dominance rules improve the solving quality and efficiency.Hope to get the optimal solution in a reasonable time. In the end ,simulating the computation experience with computer, the time and nodes of using branch-and-bound algorithms is superiour to exhaustive attack method in solving the remote imaging scheduling problem of the satellite.

    目 錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 表目錄 V 圖目錄 VI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究方向與方法 2 1.3 論文架構 4 第二章 文獻探討 5 2.1 遙測衛星 5 2.1.1 衛星的種類及用途 5 2.1.2 衛星探測設計及繞行方式 7 2.2 我國的遙測衛星科技 8 2.3 衛星取像排程分析及限制 10 2.4 排程理論 12 2.4.1 排程問題的定義與分類 13 2.4.2 排程問題的解法 15 第三章 預備知識 17 3.1 計算複雜度 17 3.2 遙測取像分析 19 3.2.1 衛星基本資料分析 21 3.2.2 任務座標與衛星姿態幾何關係 22 3.3 分枝定界法 27 3.3.1 基本概念 27 3.3.2 上界與下界 28 3.3.3 演算法流程 28 第四章 主要研究結果 30 4.1 問題描述 30 4.2 分枝定界演算法 31 4.2.1 優先法則 31 4.2.2 定界法則 41 4.2.3 分枝定界法解題步驟 41 4.3 分枝定界法實例驗證 42 第五章 結論與建議 49 參考文獻 51

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