深空探测器自主任务规划技术

《深空探测器自主任务规划技术(精)/深空探测技术前沿系列》作者徐瑞、崔平远、朱圣英及所在团队针对深空探测器星上自主管理，围绕探测器规划系统知识描述、约束传播及一致性检测、规划搜索方法等方面，对深空探测器任务规划技术进行了长期、系统、深入的研究。
本书对规划知识表示方法、时间约束推理方法、规划中资源约束处理方法、多智能体规划技术、深空探测器任务规划方法、多约束姿态机动规划方法等进行了深入研究。本书的很后一章根据作者团队承担的科研任务，给出了探测器任务规划技术应用案例，进一步验证了所设计的规划算法的有效性。
本书是北京理工大学深空探测团队技术经验和科研成果的积累，是一本融合了基础理论和实际应用的学术专著，既可作为从事深空探测领域相关研究人员和科技工作者的参考书，也可作为航空宇航相关学科研究生的教材，并将对促进我国深空探测器在轨自主管理技术的进一步研究和深空探测事业的发展做出贡献。

徐瑞博士、教授、博士生导师。中国宇航学会深空探测技术专业委员会委员，北京理工大学深空探测技术研究所副所长，“深空自航与控制”工业和信息化部重点实验室副主任。长期从事深空探测器自主任务规划、自航制导等方面的研究工作，主持了国家自然科学基金、国家“863”计划重点项目、国家“973”计划项目子课题、民用航天预研项目、国防基础科研项目等12项科研项目。获得国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技进步奖一等奖2项、二等奖4项。发表学术论文60多篇，获授权国家发明专利18项，参编“十二五”重量规划教材1部，担任《深空探测学报》常务编委，《Acta Astronautica》《Advarrues in Space Research》《宇航学报》《航空学报》等学术期刊审稿人。

章 绪论
1.1 背景介绍
1.1.1 深空探测提出的需求
1.1.2 研究的目的和意义
1.2 规划技术的发展
1.2.1 规划问题的复杂度
1.2.2 传统的规划问题
1.2.3 约束可满足规划
1.2.4 等级任务网规划
1.2.5 概率论规划
1.2.6 基于时间的规划技术
1.2.7 调度技术与规划技术
1.3 基于多智能体的规划技术
1.4 自主探测器及其任务规划系统
1.4.1 自主探测器的发展
1.4.2 航天器任务规划调度系统发展现状
参考文献
第2章 深空探测器任务规划系统及规划知识模型
2.1 引言
2.2 深空探测器任务规划问题描述
2.2.1 规划问题
2.2.2 深空探测器系统组成及功能
2.2.3 深空探测器任务规划问题及规划目标
2.2.4 规划系统动态模型
2.2.5 深空探测器任务规划中的关键问题
2.2.6 深空探测器任务规划系统结构
2.3 基于PDDL的规划知识建模方法
2.3.1 PDDL简介
2.3.2 PDDL2.1――STRIPS框架
2.3.3 数值扩展
2.3.4 PDDL2.1――持续性动作
2.4 基于状态时间线的探测器任务规划系统知识模型
2.4.1 深空探测器规划知识分析
2.4.2 探测器规划知识模型BNF定义
2.4.3 基于时间区间的广义活动模型
2.4.4 状态时间线模型
2.4.5 约束关系模型
2.5 基于XML的探测器规划知识表示
2.5.1 用XML表示探测器规划知识的优势分析
2.5.2 规划知识数据文档定义
2.5.3 基于XML的规划知识表示
2.5.4 基于XML的规划知识查询和操作机制
2.6 本章小结
参考文献
第3章 时间约束网络及其处理方法
3.1 引言
3.2 任务规划中的时间描述和时间约束问题
3.2.1 任务规划中的时间描述
3.2.2 任务规划中的时间约束问题
3.3 简单时间约束问题 3.3.1 简单时间约束问题的定义
3.3.2 简单时间约束的语法和语义
3.3.3 任务规划中的简单时间约束网络
3.3.4 简单时间约束网的推理
3.4 基于几何表示的时间传播方法
3.4.1 时间约束的几何表示方法
3.4.2 约束传播方法
3.5 任务规划中的时间约束网络变化分析
3.5.1 任务规划中的时间约束网络
3.5.2 任务规划中时间约束网络变化分析
3.6 基于时间约束网络任务规划算法及分析
3.6.1 动态增量式时间约束网络算法
3.6.2 动态增量式时间约束网络算法时间复杂性分析
3.6.3 算法实验与结果分析
3.7 本章小结
参考文献
第4章 规划过程中的资源约束处理方法
4.1 引言
4.2 航天器任务规划中的资源约束问题
4.2.1 资源约束模型
4.2.2 资源约束网络模型
4.3 资源约束处理方法
4.3.1 资源约束网络的优选流算法
4.3.2 资源突变的时间拓扑排序方法
4.4 航天器资源约束的可分配性条件
4.4.1 规划中资源约束的可分配性条件
4.4.2 时间拓扑排序的资源约束分配方法
4.5 仿真算例
4.6 本章小结
参考文献
第5章 深空探测器任务规划方法
5.1 引言
5.2 基于持续动作的时间规划方法
5.2.1 持续动作的知识表示
5.2.2 前向链式搜索算法
5.2.3 启发式设计
5.3 基于迭代修复的深空探测器任务规划方法
5.3.1 时间线模型知识
5.3.2 冲突
5.3.3 冲突修复搜索算法
5.4 基于约束可满足问题求解技术的深空探测器任务规划
5.4.1 约束可满足编码问题
5.4.2 CSP中的变量排序问题
5.4.3 CSP中的约束处理技术
5.5 本章小结
参考文献
第6章 深空探测器多智能体任务规划方法
6.1 引言
6.2 智能体与多智能体系统
6.3 基于多智能体的规划问题求解 6.3.1 规划智能体及其特性
6.3.2 基于多智能体的规划问题
6.3.3 基于多智能体的规划问题复杂性分析
6.4 基于多智能体的深空探测器任务规划系统设计
6.4.1 基于多智能体的深空探测器任务规划系统结构
6.4.2 规划管理智能体
6.4.3 规划智能体
6.4.4 基于XML内容的规划智能体通信机制
6.5 基于多智能体的深空探测器任务规划与协作
6.5.1 基于时间约束网络的规划智能体算法
6.5.2 基于多智能体的规划系统协作算法
6.6 基于多智能体的任务规划系统分析和实例说明
6.6.1 基于多智能体的任务规划系统智能体特性分析
6.6.2 基于多智能体的任务规划系统的复杂性分析
6.7 本章小结
参考文献
第7章 多约束条件下的姿态机动规划方法
7.1 引言
7.2 航天器姿态机动约束建模与分析
7.2.1 坐标系定义与姿态描述方法
7.2.2 航天器内部姿态约束
7.2.3 姿态指向约束
7.3 多约束下抗退绕姿态机动路径规划
7.3.1 路径规划RRT算法
7.3.2 基于CE-RRT路径很优规划算法
7.3.3 仿真与分析
7.4 多约束下能量很优姿态机动路径规划
7.4.1 非凸二次约束二次规划
7.4.2 基于分支定界的姿态机动路径规划方法
7.4.3 仿真与分析
7.5 多约束下时间很优姿态机动路径规划
7.5.1 ATDE算法全约束时间很优问题求解
7.5.2 评价函数构造
7.5.3 仿真与分析
7.6 本章小结
参考文献
第8章 深空探测器任务规划技术应用
8.1 引言
8.2 深空探测器多智能体任务规划仿真系统
8.2.1 仿真系统的总体设计
8.2.2 基于XML的深空探测器规划知识管理系统设计
8.2.3 基于多智能体的探测器任务规划系统设计
8.2.4 规划智能体和规划管理智能体的实现
8.2.5 时间约束网络及其算法的实现
8.2.6 深空探测器任务规划系统仿真实验及结果分析
8.3 航天器自主观测任务规划系统及应用
8.3.1 自主观测任务规划程序设计
8.3.2 自主观测任务规划仿真系统的设计与实现
8.3.3 自主观测任务规划结果分析平台
8.3.4 规划系统仿真与结果分析 8.4 火星探测器自主任务规划与管理系统设计
8.4.1 软件设计架构
8.4.2 软件界面总体设计
8.4.3 数据流程
8.4.4 仿真测试结果
8.5 本章小结