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第1章 绪论 1

1.1 成像卫星任务规划问题研究的背景和意义 1

1.2 成像卫星任务规划问题研究现状 2

1.2.1 单星任务规划 3

1.2.2 多星任务规划 5

1.2.3 动态任务规划 7

1.2.4 自主任务规划 8

1.2.5 任务规划算法 10

1.2.6 研究现状总结 12

1.3 本书的主要内容和安排 14

参考文献 15

第2章 成像卫星任务规划问题 19

2.1 成像卫星工作过程 19

2.1.1 对地成像覆盖 19

2.1.2 成像卫星地面业务应用系统任务处理流程 20

2.2 影响成像卫星任务规划的主要因素 22

2.2.1 用户对成像任务的需求 22

2.2.2 卫星成像资源的可获得性 23

2.3 成像卫星任务规划的基本输入要素 23

2.3.1 成像任务需求 23

2.3.2 卫星及有效载荷 24

2.3.3 其他输入条件 24

2.4 成像卫星任务规划的基本约束条件 25

2.4.1 资源约束 25

2.4.2 任务约束 26

2.5 成像卫星任务规划的基本输出要素 26

2.6 成像卫星任务规划问题研究的假设与过程 27

2.6.1 问题假设与简化 27

2.6.2 问题求解过程 28

参考文献 29

第3章 成像卫星任务规划理论基础 30

3.1 机器调度问题的基本分类 30

3.1.1 机器调度问题概述 30

3.1.2 资源、活动和调度目标 31

3.1.3 机器调度问题分类 31

3.2 智能优化算法 32

3.2.1 遗传算法 33

3.2.2 禁忌搜索算法 37

3.2.3 模拟退火算法 40

参考文献 41

第4章 成像卫星任务规划预处理技术 43

4.1 成像卫星任务规划预处理的一般过程 43

4.1.1 常见的成像任务类型 43

4.1.2 任务规划预处理的一般流程 44

4.1.3 任务规划预处理结果示例 45

4.2 周期性任务分解技术 47

4.2.1 时间特征的周期性任务分解 47

4.2.2 事件特征的周期性任务分解 48

4.3 区域目标静态分解技术 49

4.3.1 依据单景分解 49

4.3.2 采用预定义的参考系统分解 49

4.3.3 采用固定宽度的条带进行分解 50

4.3.4 静态区域目标分解技术的不足 51

4.4 基于高斯投影的区域目标动态分解技术 52

4.4.1 区域目标投影策略 52

4.4.2 基于高斯投影的区域目标动态分解过程 52

4.5 基于MapX的区域目标动态分解技术 57

4.5.1 卫星对地面覆盖区域的计算 57

4.5.2 基于MapX的区域目标动态分解方法 61

参考文献 62

第5章 多星一体化任务规划技术 64

5.1 问题分析 64

5.1.1 点目标和区域目标的综合调度 64

5.1.2 成像卫星调度中的任务合成 66

5.2 多星一体化调度问题建模 69

5.2.1 元任务构造 69

5.2.2 合成任务定义及分析 70

5.2.3 收益函数构造 73

5.2.4 多星一体化调度模型 75

5.2.5 多星一体化调度模型分析 79

5.3 基于整体优化策略的问题求解 82

5.3.1 基于整体优化策略算法的基础组件 82

5.3.2 任务动态合成启发式算法 91

5.3.3 快速模拟退火算法 94

5.4 实例分析 101

5.4.1 测试问题实例构造 101

5.4.2 对点和区域目标的综合调度与分阶段调度的比较 102

5.4.3 任务动态合成与预先合成的比较 103

5.4.4 快速模拟退火算法与动态合成启发式算法的比较 104

5.4.5 目标分布特性对调度结果的影响分析 106

5.4.6 各种机制对快速模拟退火算法性能的影响分析 108

参考文献 109

第6章 卫星动态任务规划技术 112

6.1 成像卫星调度问题的动态特性 112

6.2 动态环境下成像卫星的鲁棒性调度 113

6.2.1 调度方案的鲁棒性概念 113

6.2.2 成像卫星鲁棒性调度的要求 114

6.2.3 成像卫星鲁棒性调度策略 115

6.3 成像卫星鲁棒性调度模型 115

6.3.1 成像卫星调度方案的评价指标 116

6.3.2 成像卫星鲁棒性调度模型 118

6.4 成像卫星鲁棒性调度模型求解 121

6.4.1 基于偏好的分层多目标遗传算法 121

6.4.2 PHMOGA算法设计 123

6.4.3 遗传操作的可行性分析 133

6.4.4 计算实例 135

6.5 成像卫星动态调度方法 140

6.5.1 成像卫星动态调度问题 140

6.5.2 成像卫星动态调度模型 142

6.5.3 动态插入任务启发式算法 143

6.5.4 计算实例 151

参考文献 156

第7章 卫星自主任务规划技术 158

7.1 分布式卫星系统自主规划问题 158

7.1.1 分布式卫星系统自主规划问题定义 158

7.1.2 星群任务规划问题及其特点 159

7.1.3 卫星自主控制问题及其特点 160

7.2 分布式卫星系统任务规划框架 161

7.2.1 分布式卫星系统MAS模型 161

7.2.2 成像卫星Agent的分层混合结构模型 166

7.2.3 基于MAS的任务规划框架 167

7.3 基于多Agent协商的星群任务规划 172

7.3.1 基于MAS的星群任务规划问题形式化描述 172

7.3.2 协商协议 173

7.3.3 招标任务选择策略 177

7.3.4 投标方投标方法 178

7.3.5 招标方评标策略 178

7.3.6 面向动态环境的任务处理 179

7.3.7 计算实例分析 185

7.4 基于HTN规划的成像卫星自主控制 189

7.4.1 成像卫星自主控制问题求解框架 189

7.4.2 成像卫星自主规划模型 191

7.4.3 基于HTN规划的模型求解 197

7.4.4 计算实例分析 202

参考文献 205

第8章 多星联合任务规划系统 207

8.1 系统总体框架设计 207

8.1.1 多星联合任务规划系统总体框架 207

8.1.2 多星联合任务规划系统整体流程 208

8.2 系统实现 210

8.2.1 采集任务单接收与处理子系统 210

8.2.2 卫星及地面站资源管理子系统 210

8.2.3 多星任务规划子系统 212

8.2.4 单星计划编排子系统 213

8.2.5 计划仿真推演子系统 213

8.2.6 任务规划方案评估子系统 213

第9章 新的研究领域 215

9.1 灵巧卫星成像任务规划 215

9.2 成像卫星在线调度问题 217