Heuristic Methods for the Antenna-Constrained Beam Layout Optimization on Multibeam Broadcasting Mission
Résumé
In this paper, we tackle a payload design problem for a broadcasting mission where a telecommunication satellite must provide television services to distinct regions defined as polygons. To cover these polygons, several telecommunication beams are emitted by the satellite, with the risk that they mutually degrade their performance while also being hard to accommodate mechanically on the spacecraft. The problem is to determine a set of non-conflicting beams that cover all the regions and optimize a performance metric related to the sizes of the beams used. The first method is a matheuristic exploiting iterative solv of an ILP model. The second method, called the merge-and-split heuristic, is inspired by Iterated Local Search and reuses a fast graph coloring algorithm to analyze conflicts among selected beams. These two methods are evaluated on realistic instances, the largest one involving more than one hundred regions to cover.
De nos jours, les satellites de télécommunication deviennent de plus en plus complexes afin d'augmenter la quantité et la qualité des services fournis par les opérateurs. Cela rend la phase de conception de ces satellites très difficile et les fabricants doivent faire face à des problèmes hautement combinatoires pour atteindre les performances requises. Dans cet article, nous examinons l'un de ces problèmes combinatoires. Ce dernier concerne un satellite qui doit fournir des services de télévision à des régions distinctes. Pour cela, le satellite doit émettre un ensemble de faisceaux pour couvrir un ensemble de polygones à la surface de la Terre, sachant que deux faisceaux utilisant la même bande de fréquence doivent être suffisamment séparés pour éviter tout conflit. Nous proposons ici deux méthodes pour résoudre ce problème, c'est-à-dire pour déterminer un ensemble de faisceaux non conflictuels qui couvrent tous les polygones et optimisent une mesure de performance liée à la taille des faisceaux utilisés. La première méthode est une matheuristique exploitant des résolutions itératives d'un modèle ILP. La seconde méthode, appelée heuristique 'merge-and-split', s'inspire de la recherche locale itérée et utilise un algorithme rapide de coloration de graphe pour analyser les conflits entre les faisceaux sélectionnées. Ces deux méthodes sont évaluées sur des instances réalistes, la plus grande impliquant plus d'une centaine de polygones à couvrir.
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