面向移动目标跟踪的多星协同规划与自主调度研究
本专著研究问题源于工程项目,部分研究成果发表在优质期刊上,并在相关卫星任务规划系统应用中取得较好效果,为对地观测卫星任务规划与调度领域的理论研究与工程应用提供了参考与借鉴。

作者:杨文沅、刘晓路、何磊、贺仁杰、马亮

丛书名:航天资源规划与调度

定价:79元

印次:1-1

ISBN:9787302690436

出版日期:2025.06.01

印刷日期:2025.06.30

图书责编:陈凯仁

图书分类:学术专著

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移动目标跟踪在军民领域有着显著的现实应用价值,而成像卫星是实现移动目标跟踪的重 要平台之一。本书创造性地提出面向移动目标跟踪的多星协同规划与自主调度框架、模型及方法。

杨文沅,国防科技大学助理研究员,获得国防科技大学管理科学与工程专业博士学位。主要研究方向为系统规划与管理决策技术、智能任务规划与调度、无人集群智能协同,长期从事对地观测卫星任务规划与调度相关工作。作为骨干成员参与国家、军队以及省部级等各类项目10余项,目前在国内外重要刊物和会议上发表学术论文10余篇,申请和授权国家发明专利9项。

前 言 移动目标跟踪在打击海盗犯罪、缉拿毒品走私、空间武器预警以及海上灾难救援等军民领域都有着广泛的应用场景与显著的实际价值。天基遥感卫星作为主要的空间信息采集平台,具有覆盖范围广、运行时间长以及不受国界限制等特点。这些特点赋予了天基遥感卫星在跟踪移动目标方面独有的优势,但目标运动多变性、图像识别概率性、目标到达随机性等诸多不确定性因素也给天基遥感卫星跟踪移动目标带来了挑战。新一代敏捷卫星具备灵活的三轴姿态机动能力,扩展了对目标的观测窗口;传统的“地面规划+星上执行”管控模式对移动目标响应严重滞后,星上计算能力的增强以及人工智能(artifical intelligence,AI)技术的发展为星上自主智能提供了前提,带来解决滞后短板的契机。同时,敏捷机动以及自主智能也给当前的卫星任务规划系统带来新的问题:敏捷能力带来了时间依赖特征的约束,使得卫星规划调度变得更为复杂;移动目标具有动态不确定性,需要更合理的任务管理与任务决策机制;对移动目标的及时响应依赖于快速、高质量以及精细化的自主任务调度;多移动目标的跟踪需要高效的星间协同。鉴于此,本书围绕关注的海洋低速移动目标(非时敏移动目标)与空间高速移动目标(时敏移动目标)两类目标,介绍面向移动目标跟踪的多星协同规划与自主调度框架、模型以及方法,其主要研究内容包含以下五个方面。 1)提出多星协同规划与自主调度的分层式通用求解框架 移动目标动态不确定性使得对其跟踪明显区别于对静止目标的观测,并且资源存在一定的共用性,星座资源不可能仅服务于单一类型目标,通用求解框架的设计需要兼顾多类型移动目标和对静止目标的观测。此外,由于卫...

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第1章  绪论  1

1.1  研究背景与意义  1

1.1.1  研究背景  1

1.1.2  研究意义  5

1.2  国内外研究现状与总结  6

1.2.1  移动目标运动预测问题研究现状  6

1.2.2  敏捷能力下的单星自主调度问题研究现状  9

1.2.3  多星自主协同规划问题研究现状  14

1.2.4  机器学习方法在组合优化问题中应用现状  17

1.2.5  现状分析与总结  19

1.3  本书主要工作  20

1.3.1  研究内容  20

1.3.2  组织结构  22

1.3.3  创新点  24

第2章  问题描述与求解框架  26

2.1  目标——资源分析  26

2.1.1  移动目标特征与分类  26

2.1.2  天基遥感卫星资源特征与分类  28

2.1.3  面向移动目标跟踪的星座资源  29

2.2  面向移动目标跟踪的多星协同规划与自主调度问题  33

2.2.1  问题约束特征  34

2.2.2  问题优化目标  40

2.2.3  问题分析总结  41

2.3  多星协同规划与自主调度问题通用求解框架  41

2.3.1  多星协同规划与自主调度的分层式通用求解框架  42

2.3.2  通用求解架构下的多星协同规划与自主调度问题分解  43

2.4  本章小结  48

第3章  面向移动目标跟踪的星上自主任务管理  49

3.1  移动目标运动模型与预测方法  49

3.1.1  非时敏移动目标运动模型与预测方法  49

3.1.2  时敏移... 查看详情

本书的特色是平实易懂地为读者介绍面向移动目标跟踪的成像卫星任务规划问题及方法,面向的读者群体主要包括:运筹学相关方向的本科生和研究生、高校相关专业的教师、相关科研机构的研究人员、工业部门相关领域的技术人员、对该问题感兴趣的所有读者。


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