多星测控调度问题的研究目的是通过合理分配有限的测控资源,满足日益增长的卫星测控需求,为航天测控系统顶层设计提供决策依据。多星测控调度问题是一类NP问题,需求复杂、约束众多,具有诸如强时间窗约束等特点。深入研究多星测控调度问题不仅具有理论意义,还对提高测控资源利用效率、更好地满足卫星测控需求、充分发挥卫星系统效能等实际工作具有指导意义。本论文以多星测控调度问题为对象,对其中的重要问题展开了研究,包括:多星测控调度问题模型,多星测控调度问题指标体系和效能评估方法,多星测控调度问题求解算法以及应用等。论文主要工作和创新如下:在模型研究方面:本文首先建立了测控需求模型和测控任务模型,给出了问题的需求输入规范;然后通过系统地分析多星测控调度问题中的各种约束和调度目标,建立了考虑多目标优化的CSOP模型;最后通过对测控需求、调度目标、测控资源、测控服务等问题基本要素进行抽象,构建了基于本体的多星测控调度问题模型框架,为准确表述领域知识,实现模型及数据的重用和交互打下基础。在指标体系和评估方法研究方面:分别构建了基于场景配置的固有指标体系和面向用户的效能评价指标体系,对指标的计算方法进行了研究;同时提出了资源重合、资源冗余等概念,能够更加有效地对资源配置进行评价。通过应用指标体系指导测控调度和资源配置过程,验证了本文评价指标的有效性,为评价测控资源配置、测控调度结果以及调度算法的性能提供了基础。在求解算法研究方面,针对多星测控调度问题设计实现了启发式算法和智能算法结合的两阶段调度算法。(1)提出了测控任务综合优先度的概念,通过分析影响测控调度的各项因素及其影响程度,并考虑测控需求满足程度对测控调度的影响,设计实现了面向需求的综合优先度调度算法,且优先度可以动态更新;(2)通过将多星测控调度问题抽象成N中取K的组合调度问题,设计了一种多维参数符号编码方式,并对遗传算子、禁忌搜索邻域以及禁忌移动算子设计等问题进行了研究,引入启发信息,设计实现了多星测控调度问题的导向禁忌遗传算法。运用Markov链理论分析了算法的概率收敛性。最后通过算例进行了算法验证和适用性分析。根据问题规模和算法适用性适当结合使用两阶段算法,能够满足不同时间和精度要求下的测控调度需要。在应用研究方面:本论文在理论研究的基础上,设计开发了多星测控调度系统,为工程应用及进一步开展研究提供了工具。最后通过资源配置优化问题,给出了应用本论文提出的模型与算法辅助测控系统设计的方法,验证了本文模型及算法的有效性。