麗江2.4米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)間自動(dòng)分配算法研究

1、麗江24米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)間自動(dòng)分配算法研究AutomaticTimeAllocationforLijiang24mOpticalTelescope工程領(lǐng)域：讓簋扭拉丕王猩作者姓名：塞』堪指導(dǎo)教師：王筮副塾援企業(yè)導(dǎo)師：崔屋趔硒塞旦天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二零一五年十二月摘要隨著天文領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)于天文設(shè)備的使用需求日益增長(zhǎng)，而天文設(shè)備研發(fā)周期長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，造價(jià)昂貴，因此，天文設(shè)備的有效利用有著非常重要的意義。目前，很多天文望遠(yuǎn)鏡的時(shí)

2、間分配任務(wù)均由其管理員人工完成，這種方式耗時(shí)、低效，并且此類時(shí)間分配問題為具有多目標(biāo)的NP難問題，當(dāng)申請(qǐng)數(shù)據(jù)規(guī)模較大時(shí)，望遠(yuǎn)鏡的管理員很難通過人工方式找到較優(yōu)解。因此，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡時(shí)間分配的自動(dòng)化有著舉足輕重的意義。不同的望遠(yuǎn)鏡有各自的特征，其時(shí)間分配問題也有不同的要求和限制。云南天文臺(tái)麗江24米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是東亞地區(qū)最大口徑的通用光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡之一，具有較高的分辨率和精確度以及良好的綜合性能，其投入使用的幾年中，每年都承載了數(shù)十項(xiàng)先進(jìn)水平

3、的天體物理觀測(cè)課題和研究工作。本文的主要工作在于為麗江24米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)一套高效可行的時(shí)間分配方案，使其得到最大化的利用。本文首先對(duì)24米望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)時(shí)間自動(dòng)分配問題進(jìn)行抽象和建模，通過形式化方法，將其表示為一個(gè)約束優(yōu)化問題。首先，通過在經(jīng)典的Spike系統(tǒng)框架下進(jìn)行方法改進(jìn)，求解24米望遠(yuǎn)鏡時(shí)間分配問題。其后，又提出了一種混合啟發(fā)式算法改進(jìn)時(shí)間分配效果。該方法分為兩個(gè)階段。第一階段基于遺傳算法的思想搜索具有最大科學(xué)價(jià)值的時(shí)間分配方案

4、，該階段的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)特色：第一是在構(gòu)造初始種群時(shí)，采用貪心策略和權(quán)重隨機(jī)策略，在盡量保證高科學(xué)價(jià)值的申請(qǐng)優(yōu)先分配的基礎(chǔ)上，提高初始種群的基因多樣性：第二是本文設(shè)計(jì)的兩種交叉方式，內(nèi)部交叉和外部交叉，既促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)基因的結(jié)合，又為保持基因多樣性提供了可能。第二階段中，在保持最大科學(xué)價(jià)值的同時(shí)，為提高用戶觀測(cè)時(shí)間的平均連續(xù)性，采用了模擬退火算法，有效地避免陷入局部最優(yōu)。本文分別基于麗江24米望遠(yuǎn)鏡的真實(shí)觀測(cè)申請(qǐng)數(shù)據(jù)和較大規(guī)模的模擬申請(qǐng)數(shù)據(jù)