《面向衛星任務調度問題的通用化調度引擎研究》是2022年清華大學出版社出版的圖書，作者是杜永浩、邢立寧。
基本介紹
- 中文名：面向衛星任務調度問題的通用化調度引擎研究
- 作者：杜永浩、邢立寧
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2022年12月1日
- ISBN：9787302620051
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
針對我國航天資源“一星一系統”的管控現狀、常規管控與應急回響的需求矛盾以及西方國家的技術封鎖，結合相關模型、算法與通用求解技術的研究與發展現狀，本書開展了航天資源通用化調度引擎研究，主要內容包括：
第一章開展了文獻綜述。
第二章設計了航天資源調度引擎頂層框架。
第三章提出了航天資源調度通用化建模方法。
第四章提出了面向航天資源常規調度的自適應並行模因演化算法。
第五章設計了面向航天資源應急調度的分散式動態滾動最佳化算法。
第六章完成了航天資源引擎實踐套用。
第七章總結了全文。
主要特色和創新點：
1. 設計了一種“模型－常規算法－應急算法”解耦的航天資源調度建模與求解新框架。
2. 提出了一種“決策－約束－收益”解耦的航天資源調度通用化、精細化建模新方法。
3. 提出了一種“並行－競爭－演化”策略協同、自適應的航天資源常規調度新算法。
4. 探索了一種“協商－滾動－插入”機制融合、動態回響的航天資源應急調度新算法。
讀者對象：
從事航天資源調度、任務規劃相關研究與套用工作的企業、高校與科研院所的研究人員。
圖書目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究目的與意義 3
1.2 衛星任務調度模型研究現狀 4
1.2.1 遙感衛星任務調度模型 5
1.2.2 中繼通信衛星任務調度模型 10
1.2.3 導航衛星任務調度模型 11
1.2.4 衛星測控任務調度模型 13
1.3 衛星任務調度算法研究現狀 17
1.3.1 啟發式算法 18
1.3.2 精確求解算法 19
1.3.3 元啟發式算法 20
1.4 衛星任務調度通用求解技術發展現狀 27
1.4.1 數學規劃求解器CPLEX 27
1.4.2 通用衛星調度軟體STK/Scheduler 28
1.4.3 衛星任務規劃軟體Europa 2 31
1.4.4 “高景一號”任務調度分系統 32
1.5 本書主要工作 34
1.5.1 研究內容與組織結構 34
1.5.2 技術路線 36
1.5.3 創新點 36
第2章 衛星任務調度引擎頂層設計 39
2.1 衛星任務調度問題界定 39
2.1.1 任務界定 39
2.1.2 資源界定 44
2.1.3 問題特徵 45
2.2 衛星任務調度引擎功能定位 47
2.2.1 基本定義 47
2.2.2 功能需求 48
2.3 衛星任務調度引擎框架設計 50
2.3.1 設計思路 50
2.3.2 引擎框架 51
2.3.3 優勢分析 53
2.4 本章小結 54
第3章 衛星任務調度通用化建模方法 55
3.1 衛星任務調度通用化建模流程 55
3.1.1 需求分析 55
3.1.2 流程設計 57
3.2 衛星任務調度問題精細化描述 59
3.2.1 四元組 59
3.2.2 任務集 60
3.2.3 資源集 62
3.2.4 評分集 67
3.3 衛星任務調度通用0-1混合整數決策模型 70
3.3.1 決策變數與決策矩陣 70
3.3.2 優勢分析 74
3.4 衛星任務調度約束模型與約束網路 75
3.4.1 約束分析與分類 75
3.4.2 約束模板與示例 77
3.4.3 約束網路與約束值計算 84
3.4.4 優勢分析 86
3.5 衛星任務調度收益模型 87
3.5.1 遙感衛星任務調度收益函式 87
3.5.2 中繼通信衛星任務調度收益函式 89
3.5.3 導航衛星任務調度收益函式 89
3.5.4 衛星測控任務調度收益函式 91
3.6 本章小結 92
第4章 面向衛星常規任務調度的通用化求解方法 93
4.1 自適應並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 優勢分析 97
4.2 基於啟發式的快速初始解構造策略 98
4.2.1 通用流程 99
4.2.2 啟發式算法 100
4.2.3 時間複雜度 101
4.3 基於並行搜尋的通用局部最佳化策略 102
4.3.1 通用流程 102
4.3.2 算法池 103
4.3.3 運算元池 109
4.3.4 增量式約束計算算法 111
4.4 基於競爭的算法運算元自適應選擇策略 112
4.4.1 通用流程 112
4.4.2 當前最優解集 114
4.4.3 競爭與使用機率更新 114
4.4.4 淘汰機制 115
4.5 基於種群演化的全局最佳化策略 116
4.5.1 通用流程 116
4.5.2 交叉運算元 118
4.5.3 修復運算元 119
4.6 算法在benchmark問題中的性能檢驗 119
4.6.1 定向問題 120
4.6.2 帶時間視窗的定向問題 121
4.6.3 時間依賴的帶時間視窗的定向問題 122
4.6.4 簡化版遙感衛星常規任務調度問題 123
4.7 本章小結 124
第5章 面向衛星應急任務調度的通用化求解方法 126
5.1 分散式動態滾動的通用算法框架 126
5.1.1 需求分析 126
5.1.2 算法框架 128
5.1.3 優勢分析 130
5.2 基於動態契約網的任務協商與分配策略 131
5.2.1 通用流程 131
5.2.2 標書制定 133
5.2.3 評標算法 135
5.3 基於滾動時域的單平台任務重調度策略 137
5.3.1 通用流程 137
5.3.2 視窗與滾動方式定義 138
5.3.3 重調度算法 139
5.4 基於可調度性預測的任務快速插入策略 141
5.4.1 通用流程 141
5.4.2 可調度性預測模型 142
5.5 基於約束網路的實時衝突消解策略 146
5.5.1 通用流程 147
5.5.2 任務衝突度計算算法 148
5.5.3 衝突消解啟發式算法 149
5.6 本章小結 150
第6章 衛星任務調度引擎套用實驗 151
6.1 實驗準備 151
6.1.1 實驗目的 151
6.1.2 引擎部署 152
6.1.3 算法及參數設定 154
6.2 遙感衛星任務調度實驗 159
6.2.1 實驗場景 159
6.2.2 常規調度實驗 161
6.2.3 應急調度實驗 168
6.3 中繼通信衛星任務調度實驗 170
6.3.1 實驗場景 171
6.3.2 常規調度實驗 172
6.3.3 應急調度實驗 176
6.4 導航衛星任務調度實驗 179
6.4.1 實驗場景 179
6.4.2 常規調度實驗 181
6.4.3 應急調度實驗 187
6.5 衛星測控任務調度實驗 188
6.5.1 實驗場景 188
6.5.2 常規調度實驗 189
6.5.3 應急調度實驗 193
6.6 衛星任務調度引擎推廣套用 196
6.7 本章小結 198
第7章 總結與展望 199
7.1 總結 199
7.2 未來工作展望 200
參考文獻 204
附錄A 衛星任務調度通用化模型數學符號及說明 221
附錄B 衛星任務調度引擎Java程式架構及說明 223
附錄C 縮寫詞列表 226
