第1章緒論

第2章帶有時間依賴的單顆敏捷衛星調度問題

2.1問題描述與建模

2.1.1帶有時間依賴的姿態轉換

2.1.2混合整數線性規劃模型

2.2混合ALNS算法

2.2.1ALNS算法框架

2.2.2禁忌搜索混合 

2.2.3隨機化鄰域算子 

2.2.4部分序列支配

2.2.5快速插入策略 

2.3實驗分析

2.3.1算法比較

2.3.2ALNS/TPF算法在其他問題的表現

2.3.3算法特征分析

2.4本章小結

第3章帶有時間依賴的多顆敏捷衛星協同調度問題

3.1問題描述與建模

3.1.1任務分配對於多星協同的必要性

3.1.2變量及參數定義

3.1.3數學模型

3.2基於自適應任務分配的大鄰域搜索算法

3.2.1AALNS算法框架

3.2.2自適應任務分配協同層設計

3.2.3初始解生成

3.3實驗分析

3.3.1算例設計與生成

3.3.2實驗結果

3.4本章小結

第4章考慮時變雲層遮擋的多顆敏捷衛星協同調度問題

4.1問題描述

4.2分層式協同調度模型

4.2.1預分配

4.2.2粗略調度

4.2.3精細調度

4.2.4復雜度分析

4.3分層式協同調度算法

4.3.1狀態轉移規則

4.3.2信息素更新規則

4.3.3基於蟻群算法的分層調度流程

4.4實驗分析

4.4.1算例設計

4.4....

“十二五”以來，隨著“高分辨率對地觀測”重大專項的啟動與實施，我國的對地觀測衛星進入到一個全新高速發展時期。2014年，“遙感20號”衛星成功發射，標志著我國對地觀測衛星平臺全面朝著支持大角度姿態機動的敏捷衛星技術方向發展，支持這一類機動技術的衛星稱為敏捷對地觀測衛星（以下簡稱敏捷衛星）。與傳統非敏捷衛星相比，敏捷衛星具有三個方向的自由度（滾動、俯仰和偏航），這使得它們能夠在通過目標正上方之前或之後觀測目標，因此能夠完成更多任務，同時也能夠進行立體成像、連續區域成像等復雜任務。敏捷衛星技術的出現，極大提高了衛星的對地觀測能力。

敏捷衛星是一類高成本的稀有資源，通過合理調度以提高其使用效率，能夠帶來巨大的經濟、社會和軍事效益。但近年來，衛星能力的提高和新的觀測需求的不斷湧現，為衛星調度問題的研究提出了新的挑戰： 首先，由於敏捷姿態機動能力，衛星對目標的可見時間範圍變得更長，開始觀測時間的確定更加自由，因此極大地增大了問題的解空間，同時，由於衛星觀測每個目標時可能采用不同的姿態角度，衛星兩次觀測之間的姿態機動時間由兩次觀測的開始時間決定，這種時間依賴特性使得敏捷衛星調度問題十分復雜。其次，當前我國的衛星管控主要采用地面集中式協同調度方法，即在地面將任務分配給多顆衛星，並統一生成調度方案，但隨著各行各業對衛星觀測信息需求的不斷增加，該模式面臨著諸多問題： 大規模衛星協同效率難以提高、無法實現對緊急事件的快速響應、離線調度方案容易受到雲層遮擋、衛星故障等不確定性的影響，因此，有必要針對星上自主協同調度問題展開研究，利用星上計算能力提高衛星面向各類任務的時效性。

本書圍繞上述背景，繫統闡述了作者多年來在敏捷衛星協同調度方面積累的研究成果。敏捷衛星協同調度問題是典型的NPhard的組合優化問題，因此本書主要采用啟發式優化方法對其進行求解。啟發式方法指的是用於求解組合優化問題的基於直觀或經驗構造的算法，能夠在可接受的計算時間和空間開銷下給出問題的可行解或近似解。
本書主要面向管理科學與工程及遙感應用領域相關專業的研究生、科研工作者和工程技術人員，在編寫過程中力求從應用實踐出發，結合當前技術現狀和未來的發展，擴展讀者的視野和知識面，並為相關領域科研技術人員提供有實用價值的參考。

本書共分6章，主要內容有緒論、帶有時間依賴特性的單顆敏捷衛星調度問題、多顆敏捷衛星協同調度問題、考慮時變雲層遮擋的多顆敏捷衛星協同調度問題和考慮緊急任務的
多顆敏捷衛星自主協同調度問題、總結與展望等，其中既包括了當前衛星應用的工程實踐，也包括了部分前瞻性研究成果。第
1章由陳英武、邢立寧撰寫，第3章由劉曉路撰寫，第2章及第4~6章由何磊撰寫，何磊負責全書的主編和統稿工作。
在撰寫本書的過程中，我們參閱了大量的文獻，書中所附的主要參考文獻僅為其中的一部分，在此向所有列入和未列入參考文獻的作者們表示衷心感謝！
本書在撰寫、形成和出版過程中，得到了國防科技大學繫統工程學院的全力支持和清華大學出版社的大力幫助，本書的出版還受到了國家自然科學基金項目（編號： 72001212）的支持，在此一並表示感謝！
限於作者的水平，書中難免有不妥與疏漏之處，敬請讀者不吝賜教。

作者2021年6月於長沙