麗江2.4米光學望遠鏡觀測時間自動分配算法研究

1、麗江24米光學望遠鏡觀測時間自動分配算法研究AutomaticTimeAllocationforLijiang24mOpticalTelescope工程領域：讓簋扭拉丕王猩作者姓名：塞』堪指導教師：王筮副塾援企業(yè)導師：崔屋趔硒塞旦天津大學計算機科學與技術學院二零一五年十二月摘要隨著天文領域的發(fā)展，對于天文設備的使用需求日益增長，而天文設備研發(fā)周期長，工藝復雜，造價昂貴，因此，天文設備的有效利用有著非常重要的意義。目前，很多天文望遠鏡的時

2、間分配任務均由其管理員人工完成，這種方式耗時、低效，并且此類時間分配問題為具有多目標的NP難問題，當申請數(shù)據(jù)規(guī)模較大時，望遠鏡的管理員很難通過人工方式找到較優(yōu)解。因此，實現(xiàn)望遠鏡時間分配的自動化有著舉足輕重的意義。不同的望遠鏡有各自的特征，其時間分配問題也有不同的要求和限制。云南天文臺麗江24米光學望遠鏡是東亞地區(qū)最大口徑的通用光學天文望遠鏡之一，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)十項先進水平

3、的天體物理觀測課題和研究工作。本文的主要工作在于為麗江24米光學望遠鏡設計一套高效可行的時間分配方案，使其得到最大化的利用。本文首先對24米望遠鏡的觀測時間自動分配問題進行抽象和建模，通過形式化方法，將其表示為一個約束優(yōu)化問題。首先，通過在經(jīng)典的Spike系統(tǒng)框架下進行方法改進，求解24米望遠鏡時間分配問題。其后，又提出了一種混合啟發(fā)式算法改進時間分配效果。該方法分為兩個階段。第一階段基于遺傳算法的思想搜索具有最大科學價值的時間分配方案

4、，該階段的設計主要有兩個特色：第一是在構造初始種群時，采用貪心策略和權重隨機策略，在盡量保證高科學價值的申請優(yōu)先分配的基礎上，提高初始種群的基因多樣性：第二是本文設計的兩種交叉方式，內(nèi)部交叉和外部交叉，既促進了優(yōu)質(zhì)基因的結合，又為保持基因多樣性提供了可能。第二階段中，在保持最大科學價值的同時，為提高用戶觀測時間的平均連續(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米望遠鏡的真實觀測申請數(shù)據(jù)和較大規(guī)模的模擬申請數(shù)據(jù)