《空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃》以我國載人空間站工程為背景，對空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃相關(guān)理論、方法及應(yīng)用等問題進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。
《空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃》共分9章，主要分5個方面內(nèi)容。首方面闡述了空間站運(yùn)營總體層、任務(wù)層及執(zhí)行層3層規(guī)劃概念框架和該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀；第二方面是空間站飛行動力學(xué)規(guī)劃技術(shù)，包括空間站多階段飛行軌道方案規(guī)劃方法和大角度姿態(tài)機(jī)動路徑規(guī)劃方法；第三方面是總體層規(guī)劃技術(shù).包括后勤補(bǔ)給總量分配規(guī)劃方法和長期任務(wù)與補(bǔ)給詳單統(tǒng)籌規(guī)劃方法：第四方面是任務(wù)層規(guī)劃技術(shù)，包括在軌任務(wù)的快速啟發(fā)式規(guī)劃方法和全局優(yōu)化并行規(guī)劃方法；第五方面是執(zhí)行層規(guī)劃技術(shù)，包括短期任務(wù)魯棒規(guī)劃與重規(guī)劃方法和飛行程序編排方法。
《空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃》系統(tǒng)闡述了空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃的問題建模、求解理論、算法模型等內(nèi)容，是國內(nèi)首部系統(tǒng)論述空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃研究的專著，在我國空間站后續(xù)運(yùn)營中具有重要的推廣價值。
《空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃》可供從事航天任務(wù)設(shè)計(jì)與運(yùn)營的工程技術(shù)人員和研究人員參考，也可作為高等院校飛行器設(shè)計(jì)及相關(guān)專業(yè)研究生的參考教材。
空間站是目前人類長期在太空生存的主要場所，也代表人類前往更遙遠(yuǎn)太空、探索未知宇宙的愿景。自1971年以來，人類已發(fā)射并運(yùn)營十余座空間站，目前影響比較大的是“和平號”空間站與國際空間站，而我國也將于2022年左右建造并運(yùn)營自己的空間站。
空間站是目前為止人類制造的最復(fù)雜的航天器，其運(yùn)營涉及空間站平臺本身、航天員、空間應(yīng)用系統(tǒng)及大量的地面支持系統(tǒng)，任務(wù)規(guī)劃在有效開展空間站運(yùn)營進(jìn)而有效運(yùn)行空間站取得盡可能高的科學(xué)技術(shù)效益過程中至關(guān)重要。
由于空間站運(yùn)營時間長，開展實(shí)驗(yàn)任務(wù)多，任務(wù)規(guī)劃涉及的單位、因素、約束、指標(biāo)等類型多樣，內(nèi)容復(fù)雜，難以通過一次規(guī)劃得出具體可執(zhí)行的計(jì)劃，需要以從宏觀到微觀、從長期到短期的方式，分層開展空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃，且不同層次間的結(jié)果需要有效協(xié)調(diào)與迭代。目前，空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃可分為總體層規(guī)劃、任務(wù)層規(guī)劃和執(zhí)行層規(guī)劃，另外還需要對各層次進(jìn)行支持的軌道姿態(tài)任務(wù)規(guī)劃�？傮w層規(guī)劃是指未來數(shù)年內(nèi)航天員駐留與輪換、物資補(bǔ)給、出艙活動、重大實(shí)驗(yàn)任務(wù)等頂層運(yùn)營任務(wù)方案；任務(wù)層規(guī)劃以總體層結(jié)果為輸入，進(jìn)一步細(xì)化某個任務(wù)周期內(nèi)（時間跨度為數(shù)月）的任務(wù)執(zhí)行計(jì)劃；執(zhí)行層規(guī)劃以任務(wù)層結(jié)果為輸入，面向空間站短期任務(wù)（如一周以內(nèi)），規(guī)劃詳細(xì)的飛行程序。各層一環(huán)扣一環(huán)，緊密相聯(lián)。
著者團(tuán)隊(duì)長期從事載人航天領(lǐng)域的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究，近十年來持續(xù)得到多項(xiàng)載人航天工程項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金等課題支持，一直致力于突破空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃技術(shù)，并且成功開發(fā)了空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃原型系統(tǒng)，為空間站工程的研制、運(yùn)營相關(guān)事務(wù)的預(yù)先部署做出了積極貢獻(xiàn)。
全書共分為9章：第1章概述空間站發(fā)展歷程，介紹空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃概念，并對其技術(shù)發(fā)展概況進(jìn)行評述；第2章介紹空間站軌道設(shè)計(jì)與相關(guān)機(jī)動規(guī)劃方法；第3章介紹空間站姿態(tài)機(jī)動規(guī)劃方法；第4章和第5章闡述空間站總體層任務(wù)規(guī)劃方法；第6章和第7章闡述任務(wù)層規(guī)劃方法；第8章和第9章闡述執(zhí)行層規(guī)劃方法。本書由羅亞中制訂總體架構(gòu)與撰寫提綱，第1、3、6、7章由羅亞中撰寫，第2、8、9章由張進(jìn)撰寫，第4、5章由朱閱訸撰寫。全書由羅亞中統(tǒng)稿和審校。
第1章 緒論
1．1 空間站發(fā)展概況
1．1．1 國外空間站發(fā)展歷程
1．1．2 我國空間站發(fā)展歷程
1．2 空間站運(yùn)營
1．2．1 空間站運(yùn)營基本概念
1．2．2 空間站典型運(yùn)營任務(wù)及特點(diǎn)分析
1．2．3 空間站運(yùn)營管理
1．3 空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃
1．3．1 空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃概述
1．3．2 基準(zhǔn)任務(wù)周期定義與規(guī)劃層次劃分
1．3．3 總體層規(guī)劃
1．3．4 任務(wù)層規(guī)劃
1．3．5 執(zhí)行層規(guī)劃
1．4 空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃技術(shù)發(fā)展評述
1．4．1 載人航天任務(wù)規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程
1．4．2 空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃技術(shù)的工程發(fā)展概況
1．4．3 主要技術(shù)問題
1．5 本書的目的與內(nèi)容安排
參考文獻(xiàn)
第2章 空間站多階段飛行軌道方案規(guī)劃
2．1 空間站軌道設(shè)計(jì)特點(diǎn)與規(guī)劃方法分析
2．1．1 空間站軌道設(shè)計(jì)特點(diǎn)
2．1．2 規(guī)劃方法分析
2．2 多飛行階段軌道高度綜合設(shè)計(jì)
2．2．1 周期規(guī)劃模型
2．2．2 兩層優(yōu)化方法
2．2．3 算例分析
2．3 多飛行任務(wù)軌道機(jī)動綜合規(guī)劃
2．3．1 規(guī)劃模型
2．3．2 兩層優(yōu)化方法
2．3．3 下層求解策略
2．3．4 算例分析
參考文獻(xiàn)
第3章 空間站大角度姿態(tài)機(jī)動路徑規(guī)劃
3．1 空間站大角度姿態(tài)機(jī)動問題
3．2 空間站姿態(tài)路徑規(guī)劃基本模型
3．2．1 姿態(tài)描述與動力學(xué)模型
3．2．2 CMG運(yùn)動模型
3．2．3 力矩平衡姿態(tài)求解
3．2．4 路徑規(guī)劃算法
3．3 零燃料最優(yōu)姿態(tài)機(jī)動路徑規(guī)劃
3．3．1 考慮陀螺角動量的ZPM最優(yōu)路徑規(guī)劃
3．3．2 考慮SGCMG框架角運(yùn)動的一體化ZPM最優(yōu)路徑規(guī)劃
3．4 CMG輔助機(jī)動燃料最優(yōu)路徑規(guī)劃
3．4．1 規(guī)劃模型
3．4．2 燃料最優(yōu)控制解分析
3．4．3 算例與分析
參考文獻(xiàn)
第4章 空間站運(yùn)營后勤補(bǔ)給總量分配方案規(guī)劃
4．1 艙外任務(wù)打包規(guī)劃
4．1．1 規(guī)劃問題概述與分析
4．1．2 規(guī)劃問題數(shù)學(xué)模型
4．1．3 基于蟻群算法的打包規(guī)劃方法
4．1．4 算例求解與分析
4．2 后勤補(bǔ)給總量分配規(guī)劃問題分析
4．2．1 規(guī)劃問題概述
4．2．2 物資裝載策略設(shè)計(jì)與優(yōu)化變量選擇
4．3 后勤補(bǔ)給總量分配方案優(yōu)化
4．3．1 規(guī)劃模型
4．3．2 優(yōu)化方法
4．3．3 算例求解與分析
參考文獻(xiàn)
第5章 空間站運(yùn)營長期任務(wù)與補(bǔ)給詳單統(tǒng)籌規(guī)劃
5．1 貨船發(fā)射時間窗口規(guī)劃
5．1．1 規(guī)劃需求分析
5．1．2 規(guī)劃模型
5．1．3 算例求解
5．2 長期任務(wù)與補(bǔ)給詳單統(tǒng)籌規(guī)劃問題分析
5．2．1 問題概述
5．2．2 統(tǒng)籌規(guī)劃策略設(shè)計(jì)與優(yōu)化變量選擇
5．3 長期任務(wù)與補(bǔ)給詳單優(yōu)化
5．3．1 規(guī)劃模型
5．3．2 優(yōu)化方法
5．3．3 算例求解與分析
參考文獻(xiàn)
第6章 空間站運(yùn)營在軌任務(wù)啟發(fā)式規(guī)劃
6．1 在軌任務(wù)規(guī)劃問題分析
6．1．1 規(guī)劃內(nèi)容分析
6．1．2 基本約束分析
6．1．3 規(guī)劃難點(diǎn)分析
6．2 在軌任務(wù)規(guī)劃對象建模
6．2．1 規(guī)劃對象分析
6．2．2 本體理論
6．2．3 規(guī)劃對象本體模型
6．3 啟發(fā)式規(guī)劃模型
6．3．1 約束滿足模型
6．3．2 評價指標(biāo)模型
6．4 啟發(fā)式規(guī)劃策略與算法
6．4．1 規(guī)劃策略
6．4．2 規(guī)劃算法
6．5 算例求解與分析
6．5．1 算例配置
6．5．2 結(jié)果方案分析
參考文獻(xiàn)
第7章 空間站運(yùn)營在軌任務(wù)并行規(guī)劃
7．1 并行計(jì)算概述
7．1．1 并行計(jì)算環(huán)境
7．1．2 并行算法設(shè)計(jì)
7．1．3 計(jì)算性能評價
7．2 在軌任務(wù)編排方案優(yōu)化模型
7．2．1 決策變量
7．2．2 變量值域
7．2．3 約束條件
7．2．4 目標(biāo)函數(shù)
7．3 在軌任務(wù)編排方案優(yōu)化方法
7．3．1 遺傳算法
7．3．2 基于約束修正策略的遺傳算法
7．3．3 并行求解策略
7．4 基于問題并行的在軌任務(wù)編排方案優(yōu)化
7．4．1 問題并行策略
7．4．2 并行程序設(shè)計(jì)
7．4．3 算例測試與分析
7．5 基于遺傳算法并行的在軌任務(wù)編排方案優(yōu)化
7．5．1 主從式并行遺傳算法
7．5．2 并行程序設(shè)計(jì)
7．5．3 算例測試與分析
參考文獻(xiàn)
第8章 空間站運(yùn)營短期任務(wù)魯棒規(guī)劃與重規(guī)劃
8．1 方案擾動與魯棒性分析
8．1．1 不確定擾動分析
8．1．2 方案魯棒特性分析
8．2 在軌任務(wù)魯棒規(guī)劃方法
8．2．1 在軌任務(wù)延遲模型
8．2．2 魯棒規(guī)劃模型
8．2．3 算例分析
8．3 延遲約束傳播魯棒規(guī)劃方法
8．3．1 延遲約束傳播分析
8．3．2 考慮約束傳播的魯棒規(guī)劃模型
8．3．3 算例分析
8．4 面向突發(fā)任務(wù)的重規(guī)劃方法
8．4．1 重規(guī)劃問題分析
8．4．2 重規(guī)劃方法
8．4．3 算例分析
參考文獻(xiàn)
第9章 空間站飛行程序編排
9．1 飛行程序編排特點(diǎn)分析
9．2 軌道任務(wù)的飛行程序編排
9．2．1 軌道機(jī)動任務(wù)的飛行程序編排
9．2．2 測控任務(wù)的飛行程序編排
9．3 子系統(tǒng)合并任務(wù)的飛行程序編排
9．3．1 子系統(tǒng)合并任務(wù)
9．3．2 規(guī)劃策略
9．3．3 算例分析
9．4 空間站對地觀測試驗(yàn)飛行程序編排
9．4．1 觀測任務(wù)開關(guān)機(jī)與指向規(guī)劃
9．4．2 試驗(yàn)活動定義
9．4．3 飛行程序生成
參考文獻(xiàn)
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