面向任務(wù)的快速響應(yīng)空間衛(wèi)星部署優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
定 價(jià):69 元
- 作者:陳盈果,張忠山,劉曉路 著
- 出版時(shí)間:2020/9/1
- ISBN:9787118121544
- 出 版 社:國(guó)防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:V423.4
- 頁(yè)碼:130
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《面向任務(wù)的快速響應(yīng)空間衛(wèi)星部署優(yōu)化設(shè)計(jì)方法》結(jié)合我國(guó)快速響應(yīng)空間體系研究現(xiàn)狀、組成部分和實(shí)際應(yīng)用需求,系統(tǒng)地介紹了快速響應(yīng)空間部署優(yōu)化相關(guān)知識(shí),主要內(nèi)容包括:面向不同應(yīng)急場(chǎng)景下的快速發(fā)射、在軌重構(gòu)和多星組網(wǎng)三種快速響應(yīng)模式和應(yīng)用流程;三種快速響應(yīng)模式下的效能評(píng)估和部署優(yōu)化模型;針對(duì)不同快速響應(yīng)模式特點(diǎn)的優(yōu)化與決策方法。
作為系統(tǒng)深入研究快速響應(yīng)空間體系應(yīng)用的專著,《面向任務(wù)的快速響應(yīng)空間衛(wèi)星部署優(yōu)化設(shè)計(jì)方法》主要面向快速響應(yīng)空間論證、設(shè)計(jì)、評(píng)估等相關(guān)專業(yè)的研究生,也可作為從事快速響應(yīng)空間系統(tǒng)運(yùn)行管理的工程技術(shù)人員參考書。
如何滿足針對(duì)突發(fā)事件、反恐維穩(wěn)、災(zāi)害救援等具有突發(fā)性、短暫性和局部性的觀測(cè)需求,是未來(lái)國(guó)家安全所關(guān)心的重要問題。傳統(tǒng)空間系統(tǒng)以提供戰(zhàn)略服務(wù)為目的,技術(shù)復(fù)雜、成本昂貴,難以有效對(duì)這類事件進(jìn)行情報(bào)保障。因此,迫切需要構(gòu)建高效、快速響應(yīng)的空間系統(tǒng)(Operationally Responsive Space,ORS),以滿足多樣化的應(yīng)急任務(wù)需求,實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急目標(biāo)的快速響應(yīng)。當(dāng)前,以低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、短研制周期、快速發(fā)射、快速響應(yīng)為特點(diǎn)的小衛(wèi)星逐漸成為空間系統(tǒng)的重要組成部分,一系列新技術(shù)、新概念、新管理方式在小衛(wèi)星中的成熟應(yīng)用,為ORS的發(fā)展提供了技術(shù)支持。
在應(yīng)用需求和技術(shù)支持的背景下,本書將ORS作為常規(guī)空間系統(tǒng)的有益補(bǔ)充,以快響小衛(wèi)星為主要研究對(duì)象,以充分發(fā)揮我國(guó)航天資源在應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件下的空間觀測(cè)優(yōu)勢(shì)為目的,綜合運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化與決策技術(shù),深入研究面向任務(wù)的ORS衛(wèi)星部署優(yōu)化中存在的問題及關(guān)鍵技術(shù),提出了相應(yīng)的求解方法。
本書結(jié)合我國(guó)ORS體系結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀、組成部分和實(shí)際應(yīng)用需求,研究了面向任務(wù)的三種快速響應(yīng)模式:快速發(fā)射模式是在當(dāng)前空間系統(tǒng)無(wú)法提供對(duì)應(yīng)急任務(wù)的響應(yīng)要求時(shí),快速發(fā)射一顆小衛(wèi)星在一定周期內(nèi)進(jìn)行應(yīng)急觀測(cè):在軌重構(gòu)模式通過(guò)調(diào)整在軌運(yùn)行的多顆衛(wèi)星間的相對(duì)位置,從而提高對(duì)短周期、臨時(shí)任務(wù)的響應(yīng)能力;多星組網(wǎng)模式是基于在軌重構(gòu)、補(bǔ)網(wǎng)發(fā)射的衛(wèi)星,旨在針對(duì).移動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)多種載荷協(xié)同觀測(cè),多顆成像衛(wèi)星能力互補(bǔ)。
本書針對(duì)快速發(fā)射衛(wèi)星的軌道部署優(yōu)化,設(shè)計(jì)了基于規(guī)則的簡(jiǎn)單任務(wù)規(guī)劃來(lái)滿足用戶觀測(cè)偏好,進(jìn)而對(duì)軌道方案進(jìn)行效能評(píng)估。求解部署優(yōu)化問題時(shí),提出了考慮局部搜索的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法,實(shí)現(xiàn)了以較小的時(shí)間成本實(shí)現(xiàn)了對(duì)最優(yōu)點(diǎn)的局部搜索。
本書針對(duì)在軌重構(gòu)模式下的軌道部署優(yōu)化,提出了處理維數(shù)可變的多目標(biāo)差分進(jìn)化算法,設(shè)計(jì)了基于多個(gè)子種群的初始化方法、基于估計(jì)分布的變異算子和自適應(yīng)的交叉算子,確保算法在提高搜索能力的同時(shí)還保持種群多樣性和分布的均勻性。針對(duì)算法產(chǎn)生的多個(gè)非支配解,本書設(shè)計(jì)了考慮用戶決策偏好的可視化決策方法,驗(yàn)證了通過(guò)在軌重構(gòu)模式來(lái)提高對(duì)應(yīng)急目標(biāo)響應(yīng)能力的有效性和可行性。
本書圍繞移動(dòng)目標(biāo)的應(yīng)急觀測(cè),提出了多星組網(wǎng)模式下的衛(wèi)星部署優(yōu)化方法,考慮目標(biāo)移動(dòng)過(guò)程中對(duì)方案效能帶來(lái)的不確定性,將對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的觀察描述為一個(gè)對(duì)潛在區(qū)域內(nèi)隨機(jī)目標(biāo)的觀測(cè)問題,構(gòu)建了考慮魯棒性的多階段效能評(píng)估模型,定義了一種新的占優(yōu)支配關(guān)系,基于此提出了面向決策偏好的多目標(biāo)差分進(jìn)化算法,在求解衛(wèi)星配置和軌道部署優(yōu)化時(shí),能以更少的迭代次數(shù),使算法收斂到滿足用戶偏好的局部P areto前沿。
本書在編撰、形成和出版過(guò)程中,得到了國(guó)防科技大學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)院的全力支持,得到了國(guó)防工業(yè)出版社的大力幫助。在此,向他們一并表示由衷的謝意。
第1章 導(dǎo)論
1.1 軍事需求
1.2 研究意義
第2章 快速響應(yīng)空間部署設(shè)計(jì)的基本模型與方法
2.1 快速響應(yīng)空間體系
2.1.1 快速響應(yīng)空間體系的組成和特點(diǎn)
2.1.2 快速響應(yīng)模式
2.1.3 面向任務(wù)的快速響應(yīng)運(yùn)行流程
2.1.4 快速響應(yīng)空間體系的關(guān)鍵技術(shù)
2.2 快速響應(yīng)空間部署設(shè)計(jì)的基本問題模型
2.2.1 衛(wèi)星軌道根數(shù)
2.2.2 各種軌道類型適用性分析建模
2.2.3 衛(wèi)星可見性分析模型
2.2.4 基于可見性分析的效能評(píng)估模型
2.3 求解部署設(shè)計(jì)的優(yōu)化算法
2.3.1 差分進(jìn)化算法基本概念
2.3.2 多目標(biāo)差分進(jìn)化算法
2.3.3 算法流程
2.4 問題求解過(guò)程
2.5 本章小結(jié)
第3章 面向長(zhǎng)效目標(biāo)的快速發(fā)射模式衛(wèi)星部署優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.1 快速發(fā)射問題分析
3.1.1 問題特點(diǎn)
3.1.2 基本假設(shè)
3.1.3 基于任務(wù)規(guī)劃進(jìn)行效能評(píng)估的部署優(yōu)化框架
3.2 基于任務(wù)規(guī)劃的效能評(píng)估模型
3.2.1 模型輸入、輸出要素
3.2.2 基于優(yōu)先派遣的任務(wù)規(guī)劃
3.2.3 基于任務(wù)規(guī)劃的效能評(píng)估模型
3.3 自適應(yīng)差分進(jìn)化算法
3.3.1 基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的初始化
3.3.2 自適應(yīng)策略
3.3.3 基于代理模型的局部搜索
3.3.4 快速發(fā)射模式下部署優(yōu)化的求解流程
3.4 算例分析
3.4.1 應(yīng)急目標(biāo)呈區(qū)域分布的部署優(yōu)化算例
3.4.2 應(yīng)急目標(biāo)呈全球分布的部署優(yōu)化算例
3.4.3 算例比較分析
3.5 本章小結(jié)
第4章 面向短效目標(biāo)的在軌重構(gòu)模式衛(wèi)星部署優(yōu)化設(shè)計(jì)
4.1 在軌重構(gòu)問題分析
4.1.1 問題特點(diǎn)
4.1.2 基本假設(shè)
4.1.3 維數(shù)可變的衛(wèi)星部署優(yōu)化和決策框架
4.2 在軌重構(gòu)優(yōu)化模型
4.2.1 優(yōu)化變量與約束條件
4.2.2 目標(biāo)函數(shù)
4.3 重構(gòu)結(jié)構(gòu)和機(jī)動(dòng)變量同時(shí)優(yōu)化的多目標(biāo)差分進(jìn)化算法
4.3.1 算法編碼方式
4.3.2 基于多個(gè)子種群的初始化
4.3.3 結(jié)合估計(jì)分布的變異算子
4.3.4 自適應(yīng)交叉算子
4.3.5 選擇算子和外部種群管理
4.4 基于偏好的可視化決策
4.4.1 n維空間分層可視化技術(shù)
4.4.2 基于偏好的方案排序機(jī)制
4.5 算例分析
4.5.1 算法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
4.5.2 算例描述
4.5.3 減少重訪時(shí)間
4.5.4 提高累計(jì)覆蓋時(shí)間
4.5.5 提高基于任務(wù)規(guī)劃的效能評(píng)估指標(biāo)
4.5.6 算例比較分析
4.6 本章小結(jié)
第5章 面向移動(dòng)目標(biāo)的多星組網(wǎng)模式衛(wèi)星部署優(yōu)化設(shè)計(jì)
5.1 多星組網(wǎng)問題分析
5.1.1 問題特點(diǎn)
5.1.2 基本假設(shè)
5.1.3 面向決策偏好的衛(wèi)星部署優(yōu)化框架
5.2 多星組網(wǎng)優(yōu)化模型
5.2.1 考慮魯棒性的多星組網(wǎng)效能評(píng)估模型
5.2.2 基于Lambert的軌道轉(zhuǎn)移模型
5.2.3 多星組網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化模型
5.3 集成決策偏好的多目標(biāo)優(yōu)化算法
5.3.1 偏好集成方式
5.3.2 改進(jìn)的R占優(yōu)支配關(guān)系
5.3.3 基于IR占優(yōu)的外部檔案管理策略
5.3.4 IR-VSMODE算法步驟
5.4 .算例分析
5.4.1 算例描述
5.4.2 已知發(fā)射數(shù)量的多星組網(wǎng)
5.4.3 未知發(fā)射數(shù)量的多星組網(wǎng)
5.4.4 算例分析比較
5.5 本章小結(jié)
第6章 發(fā)展趨勢(shì)分析
參考文獻(xiàn)