麗江2.4米光學(xué)望遠鏡觀測時間自動分配算法研究

1、麗江24米光學(xué)望遠鏡觀測時間自動分配算法研究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)計算機科學(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，對于天文設(shè)備的使用需求日益增長，而天文設(shè)備研發(fā)周期長，工藝復(fù)雜，造價昂貴，因此，天文設(shè)備的有效利用有著非常重要的意義。目前，很多天文望遠鏡的時

2、間分配任務(wù)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(biāo)的NP難問題，當(dāng)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(xué)望遠鏡是東亞地區(qū)最大口徑的通用光學(xué)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(xué)望遠鏡設(shè)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(xué)價值的時間分配方案

4、，該階段的設(shè)計主要有兩個特色：第一是在構(gòu)造初始種群時，采用貪心策略和權(quán)重隨機策略，在盡量保證高科學(xué)價值的申請優(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(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)