面向卫星任务调度问题的通用化调度引擎研究 清华大学出版社 电子版 免费 pdf 下载 azw3 fb2 caj mobi

本书面向大规模、网络化、智能化的卫星系统发展需要，针对“烟囱式”“一星一系统的卫星任务调度系统研发与应用问题，提出了卫星任务调度通用建模方法，以及适用卫星常规、应急任务调度的自适应并行模因演化算法与分布式动态滚动优化算法，设计、实现了卫星任务调度引擎，并运用实例验证了其有效性。

本书所设计实现的卫星任务调度引擎，可解决四类典型卫星任务调度的通用化建模与求解问题，为国产卫星任务调度通用系统与基础软件的开发提供重要参考。

本书适合管理科学与工程及卫星运控、测控应用领域科研工作者、工程技术人员和相关专业研究生参考。

第1章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.1.1研究背景1

1.1.2研究目的与意义3

1.2卫星任务调度模型研究现状4

1.2.1遥感卫星任务调度模型5

1.2.2中继通信卫星任务调度模型10

1.2.3导航卫星任务调度模型11

1.2.4卫星测控任务调度模型13

1.3卫星任务调度算法研究现状17

1.3.1启发式算法18

1.3.2准确求解算法19

1.3.3元启发式算法20

1.4卫星任务调度通用求解技术发展现状27

1.4.1数学规划求解器CPLEX27

1.4.2通用卫星调度软件STK/Scheduler28

1.4.3卫星任务规划软件Europa231

1.4.4“高景一号”任务调度分系统32

1.5本书主要工作34

1.5.1研究内容与组织结构34

1.5.2技术路线36

1.5.3创新点36

第2章卫星任务调度引擎顶层设计39

2.1卫星任务调度问题界定39

2.1.1任务界定39

2.1.2资源界定44

2.1.3问题特征45

2.2卫星任务调度引擎功能定位47

2.2.1基本定义47

2.2.2功能需求48

2.3卫星任务调度引擎框架设计50

2.3.1设计思路50

2.3.2引擎框架51

2.3.3优势分析53

2.4本章小结54

第3章卫星任务调度通用化建模方法55

3.1卫星任务调度通用化建模流程55

3.1.1需求分析55

3.1.2流程设计57

3.2卫星任务调度问题精细化描述59

3.2.1四元组59

3.2.2任务集60

3.2.3资源集62

3.2.4评分集67

3.3卫星任务调度通用0-1混合整数决策模型70

3.3.1决策变量与决策矩阵70

3.3.2优势分析74

3.4卫星任务调度约束模型与约束网络75

3.4.1约束分析与分类75

3.4.2约束模板与示例77

3.4.3约束网络与约束值计算84

3.4.4优势分析86

3.5卫星任务调度收益模型87

3.5.1遥感卫星任务调度收益函数87

3.5.2中继通信卫星任务调度收益函数89

3.5.3导航卫星任务调度收益函数89

3.5.4卫星测控任务调度收益函数91

3.6本章小结92

第4章面向卫星常规任务调度的通用化求解方法93

4.1自适应并行模因演化的通用算法框架93

4.1.1需求分析93

4.1.2算法框架95

4.1.3优势分析97

4.2基于启发式的快速初始解构造策略98

4.2.1通用流程99

4.2.2启发式算法100

4.2.3时间复杂度101

4.3基于并行搜索的通用局部优化策略102

4.3.1通用流程102

4.3.2算法池103

4.3.3算子池109

4.3.4增量式约束计算算法111

4.4基于竞争的算法算子自适应选择策略112

4.4.1通用流程112

4.4.2当前很优解集114

4.4.3竞争与使用概率更新114

4.4.4淘汰机制115

4.5基于种群演化的全局优化策略116

4.5.1通用流程116

4.5.2交叉算子118

4.5.3修复算子119

4.6算法在benchmark问题中的性能检验119

4.6.1定向问题120

4.6.2带时间窗口的定向问题121

4.6.3时间依赖的带时间窗口的定向问题122

4.***简化版遥感卫星常规任务调度问题123

4.7本章小结124

第5章面向卫星应急任务调度的通用化求解方法126

5.1分布式动态滚动的通用算法框架126

5.1.1需求分析126

5.1.2算法框架128

5.1.3优势分析130

5.2基于动态合同网的任务协商与分配策略131

5.2.1通用流程131

5.2.2标书制定133

……

杜永浩,国防科技大学博士研究生，主要研究方向为智能优化、资源调度及任务规划等，相关成果应用于我国卫星运控、测控部门。在IEEE TEVC、自动化学报等发表论文10余篇；曾获全军军事建模竞赛一等奖、全国研究生数模竞赛二等奖、湖南省优秀硕士学位论文；获湖南省研究生创新项目和国防科技大学“学术创新之星”项目资助。

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针对我国航天资源“一星一系统”的管控现状、常规管控与应急响应的需求矛盾以及西方国家的技术封锁，结合相关模型、算法与通用求解技术的研究与发展现状，本书开展了航天资源通用化调度引擎研究，为从事航天资源调度、任务规划相关研究与应用工作的企业、高校与科研院所的研究人员提供了一定的参考。