如何滿足針對突發(fā)事件、反恐維穩(wěn)、災害救援等具有突發(fā)性、短暫性和局部性的觀測需求，是未來國家安全所關心的重要問題。傳統空間系統以提供戰(zhàn)略服務為目的，技術復雜、成本昂貴，難以有效對這類事件進行情報保障。因此，迫切需要構建高效、快速響應的空間系統（Operationally Responsive Space，ORS），以滿足多樣化的應急任務需求，實現對應急目標的快速響應。當前，以低成本、低風險、短研制周期、快速發(fā)射、快速響應為特點的小衛(wèi)星逐漸成為空間系統的重要組成部分，一系列新技術、新概念、新管理方式在小衛(wèi)星中的成熟應用，為ORS的發(fā)展提供了技術支持。
　　在應用需求和技術支持的背景下，本書將ORS作為常規(guī)空間系統的有益補充，以快響小衛(wèi)星為主要研究對象，以充分發(fā)揮我國航天資源在應對各種突發(fā)事件下的空間觀測優(yōu)勢為目的，綜合運用多目標優(yōu)化與決策技術，深入研究面向任務的ORS衛(wèi)星部署優(yōu)化中存在的問題及關鍵技術，提出了相應的求解方法。
　　本書結合我國ORS體系結構研究現狀、組成部分和實際應用需求，研究了面向任務的三種快速響應模式：快速發(fā)射模式是在當前空間系統無法提供對應急任務的響應要求時，快速發(fā)射一顆小衛(wèi)星在一定周期內進行應急觀測：在軌重構模式通過調整在軌運行的多顆衛(wèi)星間的相對位置，從而提高對短周期、臨時任務的響應能力；多星組網模式是基于在軌重構、補網發(fā)射的衛(wèi)星，旨在針對．移動目標實現多種載荷協同觀測，多顆成像衛(wèi)星能力互補。
　　本書針對快速發(fā)射衛(wèi)星的軌道部署優(yōu)化，設計了基于規(guī)則的簡單任務規(guī)劃來滿足用戶觀測偏好，進而對軌道方案進行效能評估。求解部署優(yōu)化問題時，提出了考慮局部搜索的自適應差分進化算法，實現了以較小的時間成本實現了對最優(yōu)點的局部搜索。
　　本書針對在軌重構模式下的軌道部署優(yōu)化，提出了處理維數可變的多目標差分進化算法，設計了基于多個子種群的初始化方法、基于估計分布的變異算子和自適應的交叉算子，確保算法在提高搜索能力的同時還保持種群多樣性和分布的均勻性。針對算法產生的多個非支配解，本書設計了考慮用戶決策偏好的可視化決策方法，驗證了通過在軌重構模式來提高對應急目標響應能力的有效性和可行性。
　　本書圍繞移動目標的應急觀測，提出了多星組網模式下的衛(wèi)星部署優(yōu)化方法，考慮目標移動過程中對方案效能帶來的不確定性，將對移動目標的觀察描述為一個對潛在區(qū)域內隨機目標的觀測問題，構建了考慮魯棒性的多階段效能評估模型，定義了一種新的占優(yōu)支配關系，基于此提出了面向決策偏好的多目標差分進化算法，在求解衛(wèi)星配置和軌道部署優(yōu)化時，能以更少的迭代次數，使算法收斂到滿足用戶偏好的局部P areto前沿。
　　本書在編撰、形成和出版過程中，得到了國防科技大學系統工程學院的全力支持，得到了國防工業(yè)出版社的大力幫助。在此，向他們一并表示由衷的謝意。