EOS-Bench: 地球観測衛星スケジューリングのための包括的ベンチマーク
EOS-Bench: A Comprehensive Benchmark for Earth Observation Satellite Scheduling
地球観測衛星の撮像スケジューリング問題を評価するための、高忠実度の軌道力学とプラットフォーム制約を統合した大規模ベンチマークフレームワークを提案した。
詳しい要約
1. どんなもの?
2. 先行研究と比べてどこがすごい?
3. 技術・手法の肝は?
4. どうやって有効だと検証した?
5. 議論はある?
6. 次に読むべき論文は?
※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。
著者: Qian Yin, Jiaxing Li, Jiaqi Cheng, Qizhang Luo, Annalisa Riccardi, Abhijit Chatterjee, Rafael Vazquez, Carlo Novara, Michalis Mavrovouniotis, Ponnuthurai Nagaratnam Suganthan, Shengzhou Bai, Xiaoxuan Hu, Lining Xing, Ming Xu, Shuang Li, Zixuan Zheng, Xin Shen, Xiaoyu Chen, Yi Gu, Yanjie Song, Witold Pedrycz, Evan L. Kramer, Laio Oriel Seman, Cletah Shoko, Guohua Wu, Xinwei Wang
分類: cs.NI, cs.RO
原文アブストラクト
Earth observation satellite imaging scheduling is a challenging NP-hard combinatorial optimisation problem central to space mission operations. While next-generation agile Earth observation satellites (EOS) increase operational flexibility, they also significantly raise scheduling complexity. The lack of a unified, open-source benchmark makes it difficult to compare algorithms across studies. This paper introduces EOS-Bench, a comprehensive framework for systematic and reproducible evaluation of scheduling methods. By integrating high-fidelity orbital dynamics and platform constraints, EOS-Bench generates 1,390 scenarios and 13,900 benchmark instances, spanning from small-scale validation cases to large coordination problems with up to 1,000 satellites and 10,000 requests. We further propose a scenario characterisation scheme to quantify structural difficulty based on factors such as opportunity density, task flexibility, conflict intensity, and satellite congestion. A multidimensional evaluation protocol is introduced, assessing performance across five metrics: task profit, completion rate, workload balance, timeliness, and runtime. The framework is evaluated using mixed-integer programming, heuristics, meta-heuristics, and deep reinforcement learning across both agile and non-agile settings. Results show that EOS-Bench effectively distinguishes solver performance across scales and conditions, revealing trade-offs between solution quality and computational efficiency, and providing deeper insight into scenario complexity. EOS-Bench offers a unified and extensible open testbed for advancing research in Earth observation satellite scheduling. The code and data are available at https://github.com/Ethan19YQ/EOS-Bench.
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