模型多目标演化算法（OMEA）在星座优化设计中的应用研究的开题报告.docx

模型多目标演化算法（OMEA）在星座优化设计中的应用研究的开题报告
一、研究背景与意义
星座优化设计是一种以人造卫星轨道定位系统的星座设计为研究对象和信息互联为目标的设计方法。其目的是提高卫星体系的综合性能，包括覆盖范围、可靠性、实时性等方面，也是因应人类社会信息化发展需求而逐渐兴起的一种技术，对于现代军事、工业、通讯、交通、电力、环境监测等方面都具有重要的应用价值。
因此，有效地进行星座优化设计具有极其重要的意义。目前，星座优化设计面临着优化运算速度慢、设计方案复杂、性能要求多样等问题。如何在保证设计质量的情况下缩短设计时间，并考虑多种性能指标之间的平衡关系，是当前需要解决的核心问题。
多目标演化算法（Multi-ObjectiveEvolutionaryAlgorithm，MOEA）是解决复杂多目标优化问题的有效方法。不同于传统的单目标优化方法，MOEA能够处理多个冲突目标，并在找到一组最优解的同时提供决策者进行多种方案的选择。
本研究旨在将OMEA应用于星座优化设计问题中，通过对不同性能指标的加权考虑，优化设计方案，提高综合性能，并兼顾多个性能指标的平衡。这将有助于推动星座优化设计的发展。
二、研究内容与技术路线
1.研究内容
1）星座优化设计模型的建立。考虑卫星数量、轨道高度、倾角、注入时间等因素，建立符合实际应用需求的星座优化设计模型。
2）OMEA算法的研究与应用。选取适合的OMEA算法，对星座优化设计问题进行多目标优化求解，从而得到一组最优解集。
3）多目标优化方案的评价。建立多种性能指标的评价标准，对每个优化方案进行评价，以确定最终最优方案。
2.技术路线
1）文献综述。针对星座优化设计、OMEA算法等方面的相关研究进行综述，查找并总结当前研究的进展与不足。
2）建立星座优化设计模型。考虑卫星数量、轨道高度、倾角、注入时间等因素，利用数学模型建立符合实际应用需求的星座优化设计模型。
3）OMEA算法的研究与应用。选择合适的OMEA算法，并根据星座优化设计问题进行改进，使其更适合处理此类问题。
4）多目标优化方案的评价。确定多种性能指标的评价标准，并对每个优化方案进行评价，得到最终的最优方案。
5）实验验证。使用仿真实验和实际数据测试评价所提出的星座优化设计模型和OMEA算法的性能表现，验证方法的有效性和可行性。
三、预期成果
1.提出基于OMEA算法的星座优化设计模型，解决星座优化设计问题中出现的多目标优化问题。
2.建立星座优化设计的性能评价体系，并得到一组最优解，为决策者提供多种方案的选择。
3.对所提出的星座优化设计模型和OMEA算法进行仿真实验与实际数据测试，验证其有效性和可行性。
四、研究计划
本研究总计时长为两年，按以下时间表开展：
第一年：
1-4月：进行文献综述和星座优化设计模型的建立
5-8月：OMEA算法的研究与应用
9-11月：多目标优化方案的评价体系的建立和调试
第二年：
1-3月：对所提出的方法进行仿真实验，精化算法，并完善论文框架
4-6月：实际数据测试和算法优化
7-9月：论文撰写和修改
10-12月：论文定稿和答辩准备
五、研究团队
本研究由博士生主导，两名硕士生参与，由实验室导师指导完成。由于研究内容涉及多个学科领域，需要跨学科团队合作，团队成员对于数学建模、计算机算法、通信卫星、优化等方面都具有丰富的理论和实践经验。
六、参考文献
[1]王同伟,王海涛,张润慧,等.一种改进的星座优化设计算法[J].自动化与仪表,2015,36(3):117-122+135.
[2]Deb,K.Multi-objectiveoptimizationusingevolutionaryalgorithms[M].JohnWiley&Sons,2001.
[3]CoelloCoello,C.A.,Lamont,G.B.,&Veldhuizen,D.A.Evolutionaryalgorithmsforsolvingmulti-objectiveproblems[M].SpringerScience&BusinessMedia,2006.
[4]Das,S.,&Dennis,J.E.AcloserlookintomanipulatingobjectivesinMOEA/D[J].IEEEtransactionsonevolutionarycomputation,2008,12(4):491-503.