组网成像卫星协同任务规划方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姜维，庞秀丽 著

图书标签:

• 卫星协同
• 任务规划
• 组网成像
• 空间技术
• 优化算法
• 资源调度
• 航天工程
• 智能控制
• 图像处理
• 多卫星系统

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560359007

版次：1

商品编码：11939383

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：162

字数：249000

正文语种：中文

内容简介

　　《组网成像卫星协同任务规划方法》对组网成像卫星协同任务规划方法进行研究，阐述成像卫星组网运行时任务规划系统的体系结构、设计方法、技术原理。书中相关理论和技术可以直接用于解决具体应用任务规划系统的问题。《组网成像卫星协同任务规划方法》包括7章：成像卫星任务规划问题、卫星任务规划总体框架、卫星任务协同规划模型与求解、提高卫星服务寿命的任务规划、卫星群任务规划方法、基于Multi-Agent的动态任务规划、卫星数传规划模型与算法。《组网成像卫星协同任务规划方法》针对任务规划的理论和技术的研究，阐述了包括滚动式规划、交互式动态规划等规划理论方法，通过仿真实验验证和评价了模型与求解算法。《组网成像卫星协同任务规划方法》包括理论、技术、系统设计和仿真实验，既适合理论方法的学习，又适合工程实践。
　　《组网成像卫星协同任务规划方法》可作为相关专业的研究生和高年级本科生教学用书，也可用于卫星运控系统研制者和工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章 成像卫星任务规划问题
1．1 任务规划问题提出
1．2 任务规划常见模型与算法分类
1．3 任务预处理过程
1．4 任务规划中的关键技术分析

第2章 卫星任务规划总体框架
2．1 成像卫星典型工作过程
2．2 任务规划总体框架
2．3 基于Multi-Agent的资源建模总体设计

第3章 卫星任务协同规划模型与求解
3．1 成像卫星协同规划建模
3．2 模型求解问题及遗传禁忌求解算法
3．3 高低轨卫星协同任务观测建模
3．4 组合遗传模拟退火的求解算法

第4章 提高卫星服务寿命的任务规划
4．1 提高卫星服务寿命模型
4．2 邻域贪心扩展的遗传禁忌求解算法
4．3 仿真实验与分析

第5章 卫星群任务规划方法
5．1 规划系统流程与资源的辅助群分配方法
5．2 协同任务表示及任务分配
5．3 层次任务群规划模型
5．4 高低阶特征结合的遗传求解算法
5．5 仿真实验与分析

第6章 基于Multi-Agent的动态任务规划
6．1 对地观测卫星任务规划总体设计
6．2 卫星任务规划的模型
6．3 基于诚信多层嵌套解约的合同网求解
6．4 任务规划仿真实验与评价
6．5 应急任务的交互式规划

第7章 卫星数传规划模型与算法
7．1 卫星数传的工作过程
7．2 数传规划模型研究
7．3 模型求解算法研究
7．4 仿真实验与分析
参考文献

前言/序言

　　随着航天技术的发展，组网成像卫星的资源在类型、数量和功能上都有着新的变化，这既为更好提供服务提供能力，同时也为任务规划研究带来新的挑战。作为卫星系统运控的关键技术，卫星协同任务规划属于资源的有效分配问题，卫星任务规划面临着管理问题和优化技术问题，其关系到卫星系统的整体工作效益。尤其是在卫星数量和种类增多的情况下，如何进行协同规划更是当前卫星系统建设面临的一个重要研究课题。
　　本项目受国家自然科学基金（No.71271066.No.71202168）和总装备部某项目的支持，基于多年来在卫星任务规划相关项目的支持下，结合规划技术发展和已有研究成果的积累，本书阐述组网成像卫星协同任务规划方法。
　　本书以学术研究角度关注其中的规划问题，对于实际卫星工作过程、任务规划约束条件等内容适当简化，以期突出重点。实际的卫星和载荷工作的具体参数有所不同，避免军事敏感性问题，本书只关注其中的科学问题，实验数据来自于仿真数据，突出下述内容：
　　（1）任务规划总体过程，以使读者能够宏观掌握卫星任务规划的总体过程；
　　（2）阐述成像卫星滚动规划的若干关键技术，包括工作流程、规划模型和算法；
　　（3）阐述了基于Multi-Agent的交互式动态规划的系统设计、模型与算法；
　　（4）求解算法由Matlab实现，多种求解算法在同一运行环境进行对比评价；
　　（5）以一些典型约束作为代表，以突出关键问题本身。具体卫星的约束条件较多，各卫星的约束还有差异，可参考本书形式加以补充。
　　卫星任务规划既涉及技术问题，又涉及管理问题。科研上可以专门针对其中某一个具体问题单独研究，然而在实际工程中，卫星任务规划属于一个整体优化过程，例如观测任务规划与数传规划是一个整体优化过程，甚至区域目标分解、任务聚类过程也应该结合具体卫星进行。本书在内容组织上将一些优化过程先分开来阐述，最后通过一体化规划方法集成来整体优化任务规划过程。
　　实际工程中，运控系统采用C++编写全部代码，算法进行了多角度精心优化。由于各种算法都有其适用的问题，例如基于规则的算法求解速度快，改进的智能优化算法经一段时间优化后可获得高质量的任务规划方案，所以实际系统中需要提供多种求解算法，再由运控系统使用者根据实际需求加以选择。工程实现上，另一部著作《分布式网络系统与Multi-Agent系统编程框架》提供了配套的C++编程框架库，可为实际项目研究提供直接支持。
　　本书内容包括任务规划总体框架（第1、2章）、静态任务规划方法（第3、4、5章）、动态任务规划方法（第6章）、数传规划（第7章）。

《跨越星辰：卫星网络时代的协同探索》 简介 在浩瀚的宇宙深处，一颗颗璀璨的星辰既是神秘的未知，也是人类永恒的探索目标。自人类仰望星空的那一刻起，对宇宙的认知就从未停止。而今，随着科技的飞速发展，我们已经不再满足于单打独斗的观测方式。一群群智能的“眼睛”——卫星，正以前所未有的密度和协同性，织就一张覆盖全球乃至更远的时空之网，为我们揭示宇宙更深邃的奥秘。 《跨越星辰：卫星网络时代的协同探索》并非一本技术手册，也不是一套枯燥的算法论述。它是一次思想的旅程，一次对人类如何利用先进技术，特别是卫星网络，进行系统性、协同性探索的深度对话。本书旨在勾勒出这样一幅宏伟的画卷：当多个功能各异、分布于不同轨道的卫星组成一个有机整体，它们不再是孤立的个体，而是能够相互配合、信息共享、协同作业的“智慧星座”。这种协同，将极大地拓展我们对地球、对近地空间、乃至对遥远天体的观测能力和分析深度。 本书将从多个维度展现卫星网络协同探索的魅力与潜力。 第一篇：星网的雏形与愿景 在这一篇章中，我们将回溯人类探索宇宙的历程，从最初的单颗望远镜到空间站的初步协同，逐步引出当前卫星技术发展的必然趋势——组网化与智能化。我们将探讨，为何单一卫星的观测能力终将受限，而多星协同又将带来哪些颠覆性的突破。从最初的军事侦察、气象预报，到如今的科学研究、资源监测、环境保护、灾害预警，卫星的应用场景日益丰富，对观测数据的连续性、时效性和覆盖性提出了更高要求，这正是卫星网络协同的驱动力所在。 我们还将展望卫星网络协同任务的未来愿景。想象一下，当一个由遥感、通信、导航、科学探测等多种类型卫星组成的“星际舰队”在太空中协同运作时，它们能够实现怎样的壮举？是否能够构建实时动态的地球三维模型？是否能够以前所未有的精度监测气候变化，预测极端天气？是否能够协同观测遥远的系外行星，寻找生命的迹象？本书将通过生动的案例和前瞻性的思考，描绘出这些激动人心的可能性。 第二篇：协同的基石——网络架构与通信 要实现卫星的协同，首要解决的是它们之间的“沟通”问题。本篇将深入浅出地介绍构建卫星网络所面临的关键技术挑战，包括网络拓扑结构的设计、通信协议的选择、数据传输的优化等。我们将探讨不同的网络部署模式，如星群（constellation）、星座（satellite constellation）以及混合网络，分析它们各自的优劣势。 通信是卫星网络协同的生命线。本书将重点阐述卫星之间的信息交换方式，包括直接通信、通过地面站中继、以及利用空间中的通信卫星进行多跳传输。我们将讨论如何在复杂的空间环境中，保证通信的可靠性、实时性和安全性，以及如何在高带宽需求下，实现海量数据的有效传输。这其中涉及到的技术，可能包括激光通信、毫米波通信，以及先进的编码和调制技术，本书将用通俗易懂的语言，解读这些复杂的技术概念，让读者理解其背后的智慧。 第三篇：智慧的调度——任务分配与协同决策 网络建成了，如何让这些“智慧之眼”协同起来，完成复杂的观测任务？这是本书的核心探讨之一。本篇将聚焦于卫星网络协同任务中的“智慧大脑”——任务规划与调度。我们将介绍，如何根据不同的科学目标或应用需求，将任务分解为多个子任务，并合理分配给不同的卫星。 协同决策是实现高效任务的关键。我们将探讨，当面临资源限制（如能源、带宽、姿态控制能力）或突发情况（如卫星故障、轨道变化）时，卫星网络如何进行实时的、智能的决策。这可能涉及到分布式决策、集中式决策，以及基于人工智能的自主决策机制。本书将通过模拟和案例分析，展示这些智能调度系统是如何工作的，以及它们如何克服时间、空间和信息不对称的挑战，实现任务的最优执行。 第四篇：协同的成果——观测的飞跃与应用的拓展 当卫星网络真正协同起来，它们将带来观测能力的巨大飞跃。本书将展示，协同观测如何在多个领域产生革命性的影响。 地球科学的精细描绘： 通过多颗遥感卫星的协同，我们可以实现对地表覆盖、地形地貌、水文循环、植被生长等要素的更高分辨率、更长时间序列、更广阔范围的监测。例如，同步的可见光、红外、雷达观测，能够穿透云层，捕捉地表细节；多角度观测则能实现三维建模，为资源勘探、城市规划提供精准依据。 空间环境的实时洞察： 协同的航天器能够共同监测太阳活动、空间碎片、高层大气变化等，为航天器安全运行提供预警，为空间科学研究提供宝贵数据。 天文学的宏伟视野： 想象一下，多个望远镜卫星协同观测，可以合成一个口径更大的虚拟望远镜，极大地提升分辨率和灵敏度，从而更深入地探索宇宙的起源、演化，寻找系外行星，甚至可能捕获到来自宇宙深处的微弱信号。 灾害预警与应急响应的加速： 在自然灾害发生时，协同工作的卫星网络能够提供实时的、全方位的灾情评估，为救援行动提供准确的地理信息和动态信息，极大地提高响应效率。 本书还将探讨卫星网络协同在通信、导航、军事等领域的广泛应用。例如，全球低轨通信星座将实现无缝的互联网覆盖；高精度导航系统将进一步提升定位精度和可靠性；而军事侦察和情报收集的能力，也将因协同作战而得到空前加强。 第五篇：挑战与未来 任何技术的进步都伴随着挑战。《跨越星辰》不会回避卫星网络协同发展过程中可能遇到的困难。我们将探讨，如何平衡不同卫星之间的性能差异，如何保证数据在异构网络中的互操作性，如何应对空间环境的严酷挑战（如辐射、真空、微重力），以及如何从技术、政策、伦理等多个层面，推动卫星网络协同的健康发展。 本书的结尾，将再次展望卫星网络协同的未来。随着人工智能、大数据、云计算等技术的深度融合，未来的卫星网络将更加智能化、自主化，甚至可能发展出能够自我修复、自我演进的“智能太空生态系统”。我们将思考，当人类的智慧与太空的星辰深度连接，我们将触及怎样更遥远的边界，发现怎样更深刻的真理。 《跨越星辰：卫星网络时代的协同探索》是一本面向所有对太空探索、前沿科技以及未来发展感兴趣的读者。它以宏大的视角，讲述了一个关于人类智慧如何利用技术，构建“天空之网”，协同探索未知世界的故事。它不是一部冷冰冰的技术报告，而是一部充满想象力与启发性的指南，引导我们看到一个更加智能、更加互联的太空探索新时代。

评分☆☆☆☆☆

我对于这本书的另外一个期待，是关于其所涉及的“协同”模式的多样性。我们通常理解的协同，可能是简单的任务分配，但“组网成像卫星协同”的内涵可能远不止于此。例如，是否会探讨主动协同和被动协同的区别？主动协同是指卫星之间能够主动地进行信息交换和协调，而不仅仅是被动地接收指令。被动协同则可能更多地体现在对现有信息的共享和利用上。此外，在协同的层面上，是否会区分“任务级协同”和“数据级协同”？任务级协同可能更多地体现在如何分配成像任务，而数据级协同则可能涉及到如何共享和融合不同卫星采集到的数据，以生成更全面、更准确的信息产品。我非常好奇书中会提出哪些创新的协同模式，以及这些模式是如何通过技术手段来实现的。例如，是否会利用一种多智能体系统（MAS）的架构，让每颗卫星或者地面站作为一个独立的智能体，通过信息交互和协商来实现全局的最优规划？这些关于协同模式的深度探讨，将有助于我们更全面地理解“组网成像卫星协同任务规划”的内涵和外延。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的书名来看，“方法”这个词非常吸引我。这意味着它不仅仅是一篇理论综述，更可能是一本偏向于工程实现和方法论指导的书籍。我一直认为，对于很多前沿技术的研究，光有理论是不够的，关键在于如何将其转化为实际可操作的方法和工具。对于“组网成像卫星协同任务规划”而言，这更是如此。一个优秀的任务规划方法，应该具备易于理解、易于实现、易于扩展等特点。我希望书中能够详细介绍具体的算法流程，甚至提供伪代码或者部分开源代码，以便于读者进行学习和实践。同时，我也期待书中能够探讨如何构建一个完整的协同任务规划系统，包括前端的数据采集、任务需求输入，中端的规划算法核心，以及后端的数据分发和可视化展示等各个环节。此外，在实际应用中，如何评估一个任务规划方法的优劣也是非常重要的，书中是否会介绍一些标准的评估指标和测试平台？这些关于方法论和工程实现方面的探讨，将极大地提升这本书的实用价值，使其成为一本真正能够指导实践的参考书。

评分☆☆☆☆☆

从读者的角度来看，一本高质量的学术著作，除了理论的深度，其内容的“前沿性”和“创新性”也是非常重要的考量因素。我希望《组网成像卫星协同任务规划方法》这本书能够引领读者进入该领域的最新研究动态。例如，是否会介绍一些目前刚刚兴起，但极具潜力的研究方向，比如人工智能在任务规划中的深度融合，或者是利用量子计算的原理来加速复杂的优化问题的求解？再者，在“协同”的理念上，是否会提出一些超越传统范式的全新思路？例如，是否会探讨“类脑”的协同机制，让卫星星座能够像一个生物体一样，具备自主学习、自我演化和协同决策的能力？我很期待书中能够包含一些作者独到的见解和创新性的方法，能够为我们打开新的研究思路，激发新的灵感。如果书中能够提供一些尚未在公开文献中广泛传播的最新研究成果，那将是极大的惊喜。

评分☆☆☆☆☆

我非常有兴趣了解书中对于“组网”的理解。当今的卫星组网，早已不是简单的几颗卫星并列运行，而是可能发展成一个庞大的、多层次的、具备不同功能的星座。例如，一些卫星可能专注于高分辨率成像，另一些则可能负责宽幅覆盖，还有一些可能承担通信中继的任务。那么，在这种复杂的组网环境下，“协同任务规划”将如何体现其价值？我希望书中能够探讨如何对不同类型、不同性能的卫星进行有效的任务分配和资源调度。例如，是否会设计一个统一的规划框架，能够兼容各种类型的成像卫星？在规划过程中，是否会考虑到不同卫星的成像能力、轨道特性、以及与其他卫星的通信能力等因素，从而实现最优的协同？此外，我也想了解书中是否会探讨如何利用星座的整体优势，实现一些单一卫星无法完成的复杂成像任务，例如立体成像、多光谱成像、或者干涉测量等。这本书如果能在这方面提供深刻的见解，将对未来的星座设计和任务规划具有重要的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

我非常期待书中能够详细阐述“组网成像卫星协同任务规划”背后的数学模型和算法细节。我们知道，任务规划本质上是一个优化问题，需要平衡多种约束条件，比如卫星的轨道参数、成像能力、燃料消耗、通信时延、地面站的覆盖范围等等，同时还要最大化预设的目标函数，例如成像覆盖率、信息时效性、或者对关键目标的多次成像次数。传统的方法可能更多依赖于启发式算法或者一些简化的模型，但在面对海量数据和日益增长的复杂任务需求时，这些方法往往显得力不从心。因此，我希望这本书能够提供一套严谨的数学框架，能够将这些复杂的约束和目标进行精确的数学描述，并在此基础上，介绍能够高效求解这些优化问题的算法。例如，是否会涉及到图论中的匹配算法，用于解决卫星与成像任务之间的匹配问题？或者会运用动态规划的思想，将大的任务分解成一系列可管理的子问题？再者，对于具有不确定性和动态性的任务，书中是否会探讨一些鲁棒性的规划方法，例如基于模糊逻辑或者概率模型的规划技术？此外，随着人工智能的发展，机器学习，特别是深度学习在优化问题中的应用也越来越广泛，我个人也很好奇，这本书是否会引入一些AI驱动的规划方法，例如利用深度强化学习来训练一个智能体，使其能够自主地进行任务规划和调度？这些具体的算法理论和实现细节，将直接决定这本书的学术价值和工程实用性，也是我最关注的部分。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的另一大期待，在于其潜在的应用场景和实际效益的论述。我们知道，理论研究最终需要落地到实际应用中，才能体现其价值。对于“组网成像卫星协同任务规划”这类技术，其应用前景可谓十分广阔。想象一下，在军事侦察领域，一个由多颗高性能成像卫星组成的星座，能够实现对全球任何关键区域的近实时、高分辨率成像，从而为决策者提供及时、准确的情报支持。在民用领域，例如在自然灾害监测方面，能够实现对台风、地震、洪水等灾害的早期预警和灾后评估，最大限度地减少生命财产损失。在农业生产方面，通过对农作物生长状况进行精细化监测，可以优化施肥、灌溉等管理措施，提高作物产量和质量。在城市规划和环境监测方面，也能提供海量的高精度地理空间数据。我希望书中能够不仅仅停留在理论层面，而是能够深入探讨这些协同任务规划方法在具体应用场景中的落地方式，分析其能够带来的经济效益和社会效益，甚至提供一些成功的案例研究。这将有助于让更多的读者，特别是那些非技术背景的决策者，理解这项技术的重要性，并为其推广应用提供有力的支撑。

评分☆☆☆☆☆

在阅读这本书之前，我脑海中已经勾勒出了一些关于“组网成像卫星协同任务规划”可能涉及到的关键技术挑战。首先，是“协同”本身。如何有效地让多颗不同轨道、不同性能的卫星“协同”起来，而不是各自为战？这需要一个强大的任务调度和资源分配机制。其次，“组网”带来的数据量和通信问题。多颗卫星同时成像，产生的数据量是惊人的，如何高效地将这些数据回传到地面，并进行快速处理和分发，是一个巨大的挑战。此外，任务的“动态性”也不容忽视。战场环境、自然灾害等都是瞬息万变的，任务需求也会随之改变，如何让卫星星座具备快速响应和重规划的能力，是决定其战场适应性的关键。我对这本书寄予厚望，希望能看到它在这些方面提供创新的解决方案。例如，在协同方面，是否会介绍一种新型的分布式任务规划架构，或者一种能够实现卫星之间智能协同的通信协议？在数据处理方面，是否会探讨云边协同、边缘计算等技术，以减轻地面处理的压力？在动态重规划方面，是否会提出一种基于事件驱动的快速重规划算法，能够最大限度地减少信息丢失和任务中断？如果书中能够对这些关键技术难题给出切实可行的解答，那将是对该领域研究的巨大推动。

评分☆☆☆☆☆

我一直对“可视化”在复杂系统中的应用非常关注，因此，我希望这本书在介绍“组网成像卫星协同任务规划方法”时，能够注重可视化技术的应用。一个直观的可视化界面，能够帮助我们更好地理解复杂的规划过程，监控任务的执行情况，并及时发现潜在的问题。例如，是否会提供三维的可视化工具，能够实时展示卫星的轨道、成像区域、以及任务的进度？是否会利用图表和数据分析工具，来评估不同规划方案的优劣，并进行直观的对比？再者，在处理多源异构数据时，如何进行有效的可视化整合，以便于用户理解和决策，也是一个值得探讨的问题。我希望书中能够介绍一些先进的可视化技术和工具，并提供一些实际的应用示例，展示如何通过可视化手段，将抽象的规划算法变得更加生动和易于理解。这不仅能提升读者的学习体验，也能在实际应用中，提高任务规划的效率和准确性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的选题方向，我个人觉得是相当有前瞻性的。如今，随着技术的飞速发展，单一卫星独立作战的模式在复杂任务场景下已经显得力不从心。多颗卫星的协同，尤其是组网成像卫星的协同，能够极大地提升任务的效率、覆盖范围和信息获取的精细度。想象一下，当我们需要对一个广袤的区域进行连续、高频的监测，或者在突发事件发生时，快速、全面地获取现场影像，仅仅依靠一颗或几颗分散的卫星是很难做到的。而这本书所探讨的“协同任务规划”，正是解决了这一核心痛点。它不仅仅是简单地将多颗卫星的轨道进行排布，而是要考虑如何让它们像一个有机整体一样运作，在时间和空间上进行最优化的配合，以满足特定的成像需求。这其中涉及到非常复杂的算法设计和系统集成，比如如何根据目标区域的动态变化来动态调整卫星的成像时序，如何处理卫星之间的通信延迟和数据传输带宽限制，以及如何在有限的资源下，最大化任务的成功率和信息价值。我相信，这本书在这方面一定进行了深入的理论研究和技术探索，可能会涉及一些前沿的运筹学、控制理论，甚至是人工智能的算法，比如强化学习、遗传算法等，用以解决这个NP-hard问题。对于正在从事或即将从事卫星应用、遥感数据处理、国防信息化建设等领域的专业人士来说，这本书无疑是一部不可多得的理论指导和技术参考。它所提出的方法和框架，可能会为我们解决实际工程问题提供全新的思路和解决方案，避免重复造轮子，直接站在巨人的肩膀上。

评分☆☆☆☆☆

关于“组网成像卫星协同任务规划”这本书，我尤其关心其中关于“动态性”的处理。在实际应用中，卫星任务往往不是一成不变的。例如，突发的自然灾害可能需要在第一时间获取高分辨率的影像，或者某个区域的军事活动突然增加，需要对其进行高频度的监测。在这种情况下，原有的任务规划可能就需要进行实时的调整和重规划。我希望这本书能够深入探讨如何应对这种动态变化。例如，是否会提出一种能够快速响应外部事件的任务重规划算法？这种算法是否能够充分考虑已执行任务的成果，以及剩余的资源和时间，从而以最小的代价实现任务的优化？此外，在处理动态任务时，如何权衡信息时效性和数据质量也是一个重要的问题。有时候，快速获取模糊的影像比延迟获取清晰的影像更有价值。书中是否会在这方面给出指导性的原则或方法？我对书中可能提出的“自适应任务规划”或者“智能重规划”技术充满了兴趣，相信这部分内容将是解决实际应用中各种突发情况的关键。

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一般

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正版图书，送货快，好评。。。。。

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挺好的一本书，送的狠及时

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书比预期的薄，内容尚可。

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专业