《成像衛星學習型雙層任務規劃理論及套用》是2023年清華大學出版社出版的圖書，作者是何永明、陳英武。
基本介紹
- 中文名：成像衛星學習型雙層任務規劃理論及套用
- 作者：何永明、陳英武
- 出版時間：2023年11月1日
- 出版社：清華大學出版社
- ISBN：9787302648857
- 定價：79 元
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本專著的內容分為四大部分，第一部分為緒論，介紹各類成像衛星任務規劃問題的基本特點、目前的發展現狀、引出本文的具體內容；第二部分為方法論，介紹集成強化學習與運籌學的兩階段問題求解框架、流程、原理等，界定各部分具體模型方法的邊界；第三部分為基於數學規劃模型和確定性算法的任務調度問題研究、基於有限馬爾可夫決策模型和強化學習算法的任務分配問題研究，為具體模型方法的理論推導、證明、設計等內容；第四部分為基於某型號衛星的實例研究。
圖書目錄
目 錄
第1章 引言 1
1.1 成像衛星 1
1.1.1 基本分類 2
1.1.2 發展方向與挑戰 3
1.2 成像衛星任務規劃 5
1.3 研究動機與意義 9
1.4 本書特色與創新點 12
1.5 本書內容框架 14
第2章 成像衛星任務規劃系統設計 15
2.1 術語解釋 15
2.2 國外典型系統研究現狀 17
2.3 系統需求分析 20
2.3.1 運控流程分析 20
2.3.2 協作關係分析 22
2.3.3 業務邏輯分析 23
2.3.4 功能結構設計 25
2.4 系統設計理念 26
2.4.1 整體設計思路 26
2.4.2 系統設計原則 27
2.5 系統 UML建模 28
2.5.1 用例模型設計 28
2.5.2 結構對象設計 31
2.5.3 行為對象設計 34
2.6 本章小結 37
第3章 成像衛星任務規劃問題分析與雙層最佳化模型建立 38
3.1 成像衛星任務規劃問題 38
3.1.1 問題定義 38
3.1.2 基本假設 40
3.2 成像衛星任務規劃問題研究現狀 41
3.2.1 專家系統模型 41
3.2.2 一般整數規劃模型 42
3.2.3 經典規劃問題模型 43
3.2.4 約束滿足問題模型 44
3.3 成像衛星任務規劃問題基本要素 44
3.3.1 輸入參數 44
3.3.2 輸出參數 46
3.3.3 目標函式 46
3.3.4 約束條件 48
3.4 問題分解與雙層組合最佳化框架 50
3.4.1 問題分解 50
3.4.2 成像衛星任務調度問題定義 51
3.4.3 成像衛星任務分配問題定義 52
3.4.4 雙層組合最佳化框架 53
3.5 學習型雙層任務規劃模型及求解思路 54
3.5.1 任務調度的數學規劃模型 54
3.5.2 任務分配的 MDP模型 57
3.5.3 學習型集成求解思路 61
3.6 本章小結 63
第4章 基於確定性算法的成像衛星任務調度問題研究 65
4.1 成像衛星任務調度算法研究現狀 65
4.2 約束分析與約束檢查 69
4.2.1 相關概念定義 70
4.2.2 成像質量約束分析 71
4.2.3 姿態轉換時間約束分析 72
4.2.4 基於時間線推進機制的約束檢查算法 72
4.3 基於剩餘任務密度的啟發式算法 75
4.3.1 求解思路 75
4.3.2 構造啟發式函式設計 77
4.3.3 最優性證明 79
4.3.4 複雜度分析 81
4.3.5 算法優勢與局限性 82
4.4 基於任務排序的動態規划算法 82
4.4.1 多階段決策模型 83
4.4.2 主要計算過程 86
4.4.3 最優性證明 87
4.4.4 複雜度分析 88
4.4.5 算法優勢與局限性 89
4.5 仿真實驗 90
4.5.1 實驗場景設計 90
4.5.2 實驗結果及分析 94
4.6 本章小結 98
第5章 基於強化學習的成像衛星任務分配問題研究 100
5.1 相關研究現狀 100
5.1.1 任務分配模型與算法 100
5.1.2 機器學習套用於組合最佳化 102
5.2 面向任務分配問題的 MDP模型 105
5.2.1 邏輯結構 105
5.2.2 動作空間 106
5.2.3 狀態空間 108
5.2.4 短期回報 110
5.2.5 價值函式 110
5.3 求解任務分配問題的改進深度 Q學習算法 116
5.3.1 求解框架 117
5.3.2 剪枝策略 119
5.3.3 複雜度分析 120
5.4 仿真實驗 121
5.4.1 任務分配算法性能分析 122
5.4.2 集成算法性能分析 135
5.5 本章小結 143
第6章 “高景一號”成像衛星任務規劃套用研究 145
6.1 “高景一號”任務規劃問題背景 145
6.1.1 “高景一號”基本情況 145
6.1.2 “高景一號”運控系統 148
6.2 系統設計 155
6.2.1 外部接口設計 155
6.2.2 內部接口設計 157
6.2.3 數據結構設計 158
6.3 問題建模與求解 160
6.3.1 雙層最佳化模型 160
6.3.2 學習型規划算法 163
6.4 仿真實驗 164
6.4.1 實驗場景 164
6.4.2 單星規劃實驗結果 167
6.4.3 多星協同實驗結果 170
6.5 本章小結 172
第7章 總結與展望 174
7.1 總結 174
7.2 展望 176
參考文獻 178
附錄 A 符號說明 191
附錄 B 縮寫詞列表 193
