Un método de red neuronal de construcción heurística para el problema de programación de satélites de observación terrestre ágiles dependiente del tiempo
Autores: Chen, Jiawei; Chen, Ming; Wen, Jun; He, Lei; Liu, Xiaolu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método de red neuronal de construcción heurística para el problema de programación de satélites de observación terrestre ágiles dependiente del tiempo
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Problema de programación de satélites de observación terrestre
Algoritmos heurísticos
Algoritmos metaheurísticos
Modelo de red neuronal
Aprendizaje profundo por refuerzo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
El problema de programación de satélites de observación terrestre ágiles (AEOSSP), como un problema de optimización combinatoria arduo y dependiente del tiempo, ha sido estudiado intensamente en las últimas décadas. Muchos estudios han propuesto algoritmos de construcción heurística no iterativos y algoritmos metaheurísticos iterativos para resolver este problema. Sin embargo, los algoritmos de construcción heurística gastan un tiempo relativamente más corto a expensas de la calidad de la solución, mientras que los algoritmos metaheurísticos iterativos logran una solución de alta calidad con mucho tiempo. Para superar las deficiencias de estos enfoques y utilizar eficientemente la información histórica de programación y las características de las tareas, este artículo presenta un nuevo modelo de red neuronal basado en el aprendizaje profundo por refuerzo y algoritmo heurístico (DRL-HA) para el AEOSSP y propone un algoritmo heurístico no iterativo innovador. El DRL-HA se compone de un modelo de red neuronal de construcción heurística (HCNN) y un algoritmo de disposición de tareas (TAA), donde el HCNN tiene como objetivo generar la secuencia de planificación de tareas y el TAA genera el orden de programación final factible de las tareas. En este estudio, el DRL-HA se examina con otros algoritmos heurísticos mediante una serie de experimentos. Los resultados demuestran que el DRL-HA supera a los competidores y el HCNN posee una destacada capacidad de generalización para diferentes tamaños de escenarios y distribuciones de tareas. Además, el HCNN, cuando se utiliza para generar soluciones iniciales de algoritmos metaheurísticos, puede lograr beneficios mejorados y acelerar las interacciones. Por lo tanto, se verifica que el algoritmo DRL-HA es un método efectivo para resolver AEOSSP. De esta manera, se puede garantizar la alta rentabilidad y puntualidad de la programación de satélites ágiles, y se explora y mejora aún más la solución de AEOSSP.
Descripción
El problema de programación de satélites de observación terrestre ágiles (AEOSSP), como un problema de optimización combinatoria arduo y dependiente del tiempo, ha sido estudiado intensamente en las últimas décadas. Muchos estudios han propuesto algoritmos de construcción heurística no iterativos y algoritmos metaheurísticos iterativos para resolver este problema. Sin embargo, los algoritmos de construcción heurística gastan un tiempo relativamente más corto a expensas de la calidad de la solución, mientras que los algoritmos metaheurísticos iterativos logran una solución de alta calidad con mucho tiempo. Para superar las deficiencias de estos enfoques y utilizar eficientemente la información histórica de programación y las características de las tareas, este artículo presenta un nuevo modelo de red neuronal basado en el aprendizaje profundo por refuerzo y algoritmo heurístico (DRL-HA) para el AEOSSP y propone un algoritmo heurístico no iterativo innovador. El DRL-HA se compone de un modelo de red neuronal de construcción heurística (HCNN) y un algoritmo de disposición de tareas (TAA), donde el HCNN tiene como objetivo generar la secuencia de planificación de tareas y el TAA genera el orden de programación final factible de las tareas. En este estudio, el DRL-HA se examina con otros algoritmos heurísticos mediante una serie de experimentos. Los resultados demuestran que el DRL-HA supera a los competidores y el HCNN posee una destacada capacidad de generalización para diferentes tamaños de escenarios y distribuciones de tareas. Además, el HCNN, cuando se utiliza para generar soluciones iniciales de algoritmos metaheurísticos, puede lograr beneficios mejorados y acelerar las interacciones. Por lo tanto, se verifica que el algoritmo DRL-HA es un método efectivo para resolver AEOSSP. De esta manera, se puede garantizar la alta rentabilidad y puntualidad de la programación de satélites ágiles, y se explora y mejora aún más la solución de AEOSSP.