随着对地观测技术的日新月异,临近空间以其独特的资源优势成为各国关注的焦点。平流层飞艇作为临近空间对地观测的主要平台,具有分辨率高、全天候持续观测、覆盖区域大、可定点悬停与巡航机动等特点,填补了卫星对地观测与无人机对地观测之间的领域空白。为了充分发挥平流层多飞艇对地观测的优势,需要对多飞艇部署位置、任务分配进行合理规划,使满足各种约束下的观测收益最大化,以提高对地观测系统效能。论文结合现有的国内外研究成果,针对多飞艇多载荷对地观测任务规划的几个关键问题展开研究,主要研究成果包括以下几个方面:1、建立了基于本体的飞艇平台、载荷、任务描述模型。论文首先对多飞艇多载荷对地观测问题进行概述,从整体上阐明研究对象后通过分析其工作过程、工作特点,理清资源特性和任务需求及其约束条件,然后采用基于本体的建模方法对飞艇平台、载荷、任务进行了建模,使问题表达规范化、清晰化、统一化。2、研究了载荷侧摆条件下的成像近似计算方法。飞艇所携带载荷通过侧摆实现大范围立体覆盖,侧摆会影响载荷的地表投影范围,从而影响观测分辨率。首先对载荷的固有特性进行分析,然后研究了特殊情况(观测点与艇下点同纬度)和一般情况下成像视场的近似计算。在此基础上,对飞艇的覆盖范围和侧摆情况下的观测分辨率计算进行了研究,得出观测分辨率随距离衰减较大、必须考虑其对观测质量的影响的结论。3、提出了基于混沌粒子群的多飞艇位置部署方法。在对多飞艇位置部署问题进行详细分析的基础上,建立了适当的约束满足优化模型。采用粒子群优化方法对问题进行求解,并利用混沌优化对算法进行改进,使原有算法在具备计算简单、收敛速度快等优点的同时,克服了初始解随机、早熟收敛的缺陷。仿真实验表明,该方法对于解决多飞艇位置部署问题快速有效。4、提出了基于离散粒子群的多飞艇任务分配方法。通过对多飞艇任务分配问题的分析,理清内在约束与目标要求,建立了多约束组合优化模型。利用重新定义粒子群操作算子的离散粒子群算法,并通过混沌和变异对算法进行改进,仿真实验验证了该算法能够有效提高多飞艇任务分配的效率。