地质遥感任务规划与调度

随着航天事业的高速发展，我国成像卫星的数量和种类日益丰富，对地观测任务需求日益增多，成像卫星任务规划与调度问题成为亟待解决的问题。本书以地质监测对遥感资源的需求为焦点，面向中低轨对地观测卫星任务规划的应用需求，以作者近年来在成像卫星任务规划与调度问题上的研究成果为基础，主要内容包括多星多任务协同规划、基于冲突分解的数学规划方法、基于优先级和冲突避免的规划方法，以及多星联合调度规划系统等。本书部分插图配有彩图，封底扫二维码，进入“多媒体”，可查看彩图。

目录
第1章 地质遥感基础 1
1.1 基本概念 1
1.2 遥感工作系统 1
1.2.1 星载分系统 1
1.2.2 地面分系统 2
1.3 遥感分类 3
1.3.1 根据电磁辐射源分类 3
1.3.2 根据电磁波段分类 3
1.3.3 根据遥感平台分类 4
1.4 传感器的性能 5
1.4.1 光谱分辨率 5
1.4.2 空间分辨率 5
1.4.3 辐射分辨率 5
1.4.4 时间分辨率 6
1.5 国内外经典地质遥感卫星参数 6
1.5.1 经典卫星光谱波段和分辨率 6
1.5.2 常用商业卫星主要技术参数 7
1.5.3 常用遥感卫星应用范围 7
1.5.4 光学卫星传感器波段 8
第2章 地质应用对遥感卫星的需求 10
2.1 地质矿产主体业务需求 10
2.1.1 地质矿产资源调查 10
2.1.2 全球化战略 16
2.1.3 应急监测服务 18
2.1.4 地质观测卫星需求 18
2.2 高分辨率遥感卫星的行业应用 21
2.2.1 国土资源 21
2.2.2 测绘制图 22
2.2.3 地质监测 23
2.2.4 灾害监测 25
2.3 我国遥感卫星的地质应用 27
2.3.1 不同层次地质应用的空间分辨率需求 27
2.3.2 资源卫星地质应用需求的初步分析 28
2.3.3 地质应用对资源卫星后续星的需求分析 29
第3章 卫星任务规划基础 30
3.1 卫星任务规划概念 30
3.2 卫星任务规划调度模型 31
3.2.1 有向图模型 31
3.2.2 背包问题模型 33
3.2.3 整数规划模型 33
3.2.4 机器调度问题模型 34
3.2.5 约束满足模型 34
3.3 卫星任务规划算法 35
3.3.1 确定性算法 35
3.3.2 启发式算法 35
3.3.3 调度方案上下界分析法 37
3.4 卫星任务规划问题的复杂性 38
3.4.1 问题建模复杂度高 39
3.4.2 问题求解复杂度高 39
第4章 多星多任务协同规划 40
4.1 大规模组合优化问题规划技术 40
4.1.1 混合整数规划方法 40
4.1.2 分支定界法 41
4.1.3 割平面法 46
4.1.4 列生成法 47
4.2 点目标调度演化优化 49
4.2.1 智能优化规划方法 50
4.2.2 问题描述与分析 51
4.2.3 问题求解 52
4.2.4 算法实现流程 54
4.2.5 调度优化 55
4.3 区域目标调度活动选择 56
4.3.1 区域调度活动选择模型框架 56
4.3.2 求解框架 57
4.3.3 资源空闲时间窗口编排 63
4.4 调度方案可行解界限分析 65
4.4.1 求解步骤 65
4.4.2 调度方案生成分析 66
4.4.3 调度方案界限计算 66
第5章 基于冲突分解的数学规划方法 67
5.1 混合整数线性规划模型构建 67
5.1.1 符号描述 68
5.1.2 优化变量 69
5.1.3 优化目标 69
5.1.4 约束条件 69
5.2 资源有效子区间生成 73
5.3 改进的混合整数线性规划模型 74
5.4 数值仿真分析 76
5.4.1 测试实例 76
5.4.2 实例分析 77
5.4.3 调度预处理 78
5.4.4 优化结果 81
5.4.5 调度场景定量分析 94
5.4.6 性能分析 95
第6章 基于优先级和冲突避免的规划方法 96
6.1 多敏捷卫星联合调度规划问题分解 96
6.2 非线性约束满足优化模型构建 97
6.2.1 符号定义 98
6.2.2 复杂操作约束形式化描述 99
6.3 基于优先级和冲突避免的启发式策略 101
6.3.1 可见时间窗口特征 101
6.3.2 观测任务选择策略 104
6.3.3 观测时间窗口选择策略 105
6.4 智能优化调度规划方法 105
6.4.1 基于时间的贪婪算法 105
6.4.2 基于权重的贪婪算法 106
6.4.3 改进的差分进化算法 107
6.4.4 调度方案改进策略 111
6.5 数值仿真分析 112
6.5.1 测试实例 112
6.5.2 优化结果 113
6.5.3 算法求解效率 120
6.5.4 结果讨论 122
第7章 多星联合调度规划系统 123
7.1 系统开发环境 123
7.2 系统总体框架设计 124
7.2.1 多星联合调度规划系统总体框架 126
7.2.2 多星联合调度规划系统整体流程 127
7.3 系统实现 128
7.3.1 主控模块 128
7.3.2 想定管理模块 130
7.3.3 覆盖计算模块 133
7.3.4 调度规划模块 134
7.3.5 卫星星座性能评估模块 136
7.3.6 可视化展现模块 140
第8章 高分卫星地质应用规划结果性能分析 142
8.1 基本假定 142
8.2 资源及任务 142
8.2.1 资源及载荷 142
8.2.2 任务定义 143
8.3 高分地质规划性能分析 143
8.3.1 单星覆盖结果分析 143
8.3.2 多星覆盖结果分析 150
参考文献 152