时间依赖型敏捷卫星调度模型及方法
研究了时间依赖特性在卫星调度上的优化问题,填补了精确算法的理论空白,提高了智能优化算法的求解效能,具备较高的理论价值和应用价值。

作者:彭观胜、邢立宁

丛书名:航天资源规划与调度

定价:49元

印次:1-1

ISBN:9787302616481

出版日期:2022.10.01

印刷日期:2022.10.28

图书责编:陈凯仁

图书分类:学术专著

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随着光学敏捷卫星的应用和发展,航天侦察需求日益增多,如何利用有限的卫星资源,提高卫星任务规划的效能,已经成为了一个亟待解决的重要问题。本书围绕考虑时间依赖特性的敏捷卫星调度问题展开了深入的研究,内容包括: 第一章进行了背景阐述与文献综述。 第二章建立了敏捷卫星调度问题的数学模型。 第三章提出了基于迭代局部搜索的启发式求解算法。 第四章设计了基于分支定价的精确求解算法。 第五章开展了敏捷卫星调度算法的数值对比实验。 第六章总结了全文。 主要特色和创新点: 1. 建模分析了敏捷卫星调度的时间依赖特性,验证其内在属性。 2. 针对时间依赖转换时间特性,提出了具备快速可行性检验和全局松弛的启发式算法,性能****算法,提出了分支定价割平面精确算法,求解质量有理论保证。 3. 针对时间依赖收益特性,提出了嵌入双向动态规划的启发式算法,能快速准确地评估和优化解的收益,提出了分支定价算法,能精确求解一类特殊的资源约束最短路问题。 读者对象: 从事航天调度业务的技术员,高校与科研院所的研究员。

彭观胜,于2020年获国防科技大学管理科学与工程专业博士学位,于2017-2019年比利时荷语鲁汶大学联合培养,主要研究方向为运筹优化、整数规划、智能优化算法等。以第一作者发表SCI论文5篇,EI论文1篇,成果发表在运筹与管理**期刊Computers and Operations Research和系统科学领域**期刊IEEE Transaction on SMC。

前 言 对地观测卫星是获取地球表面遥感图像的一类重要平台,它具有覆盖范围广、信息精度高、不受空域国界限制等优势,在军事侦察、国土资源勘探、环境保护、灾害救助等方面发挥着非常重要的作用。对地观测卫星在我国得到了快速的发展,目前我国已经发射资源系列、环境系列、高分系列等卫星,为经济建设和国防建设提供有力支撑。 敏捷对地观测卫星(以下简称“敏捷卫星”)是具有更强姿态机动能力的新一代对地观测卫星,具有侧摆、俯仰、偏航三个轴向上的姿态机动能力。相比传统的非敏捷卫星,敏捷卫星可前视、后视、正视,即在经过观测目标正上空之前或之后都可拍摄图像,因此,观测目标的可见时间窗口更长,观测任务之间的约束冲突更容易通过姿态调整解决。然而,敏捷性提高了卫星的观测能力,也给卫星调度带来了巨大的挑战。如何合理地进行敏捷卫星调度并制定观测计划,充分发挥这种强大的观测能力,提高对地观测系统的使用效能,成为亟待解决的关键问题。 敏捷卫星任务调度是指在满足卫星运行约束的基础上,对待观测目标制定调度计划,将卫星载荷资源按时间分配给不同观测任务,从而最大化观测目标数量或总收益。相比一般的对地观测卫星调度,敏捷卫星调度具有两种显著的时间依赖特性:时间依赖转换时间和时间依赖收益。前者是指卫星在连续观测两个任务时,其所需的姿态转换时间长短取决于这两个任务的具体观测开始时间;后者是指卫星在可见时间窗口内不同时刻观测目标,其收益是不同的。常规的敏捷卫星调度一般只考虑前一种特性,即假设只要可行约束满足,在窗口内任意时刻任意观测角度拍摄图像得到的收益是一样的。然而在现实应用中,采用过大观测角度拍摄的图像,其图像质量往往...

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目   录

第 1 章 绪论  1 

1.1 研究背景与意义  1 

1.2 研究现状  4 

1.2.1 敏捷卫星调度问题  4 

1.2.2 分支定价算法  8 

1.3 本书研究内容  11 

1.4 本书主要框架  13 

第 2 章 时间依赖型敏捷卫星调度问题  16 

2.1 时间依赖转换时间型调度问题描述与建模  16 

2.1.1 问题描述  16 

2.1.2 问题建模  18 

2.1.3 时间依赖转换时间建模  20 

2.1.4 最小转换时间预处理算法  24 

2.2 时间依赖收益型调度问题描述与建模  27 

2.2.1 问题描述  27 

2.2.2 问题建模  28 

2.3 本章小结  31 

第 3 章 基于迭代局部搜索的启发式算法  33 

3.1 求解时间依赖转换时间型调度问题  33 

3.1.1 算法基本框架  33 

3.1.2 插入算子  36 

3.1.3 扰动算子  40

3.2 求解时间依赖收益型调度问题  41 

3.2.1 求解思路与算法框架  41 

3.2.2 双向动态规划评估  42 

3.3 本章小结  48 

第 4 章 基于分支定价的精确算法  49 

4.1 求解时间依赖转换时间型调度问题  49 

4.1.1 基于 Danzig-Wolfe 分解的数学模型  50 

4.1.2 定价子问题的求解  52 

4.1.3 主问题求解  66 

4.1.4 割平面设计  72 

4.1.5 分支定价割平面算法框架  76 

4.2 求解... 查看详情

本书本书围绕考虑时间依赖特性的敏捷卫星调度问题展开了深入的研究,填补了精确算法的理论空白,提高了智能优化算法的求解效能,具备较高的理论价值和应用价值。 查看详情