[发明专利]基于NSGA-II算法的全方向隐身卫星外形多目标优化方法

说明书

本发明公开了一种基于NSGA‑II算法的全方向隐身卫星外形多目标优化方法，本发明将NSGA—II算法运用于卫星隐身外形的设计中，可实现对卫星隐身外形的多目标优化，具体步骤包括以单优化变量参数确定隐身卫星的外形，确定隐身卫星外形优化的目标函数和约束条件，利用NSGA‑II算法求卫星外形的优化参数的最优解集，在最优解集中根据需求选择最终应用的解，根据最终应用的解确定所要设计的隐身卫星的外形，通过上述优化，能够有效解决现有的隐身卫星外形隐身方向狭窄，容易在空间态势感知设备全方位探测下暴露位置的问题，使得设计得到的卫星外形具有隐身方向宽、不容易在空间态势感知设备全方位探测下暴露位置的优点。

技术领域

本发明涉及卫星隐身外形设计技术，具体涉及一种基于NSGA-II算法的全方向隐身卫星外形多目标优化方法。

背景技术

当前，空间态势感知设备不断发展进步，对于空间目标的探测能力达到了分米级别，常见卫星均处在空间态势感知设备的有效探测范围之内。先进的空间武器能精确地对追踪到的目标进行破坏。若想增加卫星在斗争日益激化的太空中的生存能力，一个有效的办法就是使卫星具有针对电磁探测的隐身能力。而卫星电磁隐身可以通过外形隐身设计来实现。外形隐身是指通过外形设计，控制散射电磁波波峰的方向，使目标方向回波强度低于探测阈值，从而实现电磁隐身的目的。

传统的隐身卫星外形只针对某个极小范围方向角(如卫星顶端方向)具有隐身效果，没有重视其它方向的隐身性能。目前的空间态势感知设备已经形成了空地一体的空间态势感知网，从地表和太空等各个方向对卫星进行探测。只实现了小方向角隐身的卫星外形设计不能满足现代化空间探测体系下电磁隐身的要求。

为提高卫星的隐身效果，隐身卫星必须要兼顾各个方向的隐身性能。而在隐身卫星全方向隐身外形设计时，不同方向角之间的电磁隐身性能耦合程度高，关联性大，优化某个方向隐身效果的同时往往要以牺牲其他目标的性能为代价，很难全面考虑各个方向的隐身效果。因此，在隐身卫星外形设计的全方向隐身性能实现方面仍存在问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于NSGA-II算法的全方向隐身卫星外形多目标优化方法，本发明旨在解决现有的隐身卫星外形隐身方向狭窄，容易在空间态势感知设备全方位探测下暴露位置的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于NSGA-II算法的全方向隐身卫星外形多目标优化方法，包括：

1)以单优化变量参数确定隐身卫星的外形；

2)确定隐身卫星外形优化的目标函数和约束条件；

3)利用NSGA-II算法求卫星外形的优化参数的最优解集；

4)在最优解集中根据需求选择最终应用的解；

5)根据最终应用的解确定所要设计的隐身卫星的外形。

可选地，步骤1)包括：

1.1)确定隐身卫星为旋转体外形，母线为上半部分的抛物线和下半部分的椭圆形两段参数化的二次多项式，且所述母线绕轴心旋转形成卫星旋转体外形；

1.2)根据最大化利用包络空间的条件，将两段参数化的二次多项式转换为通过卫星的上半部分抛物线的高度h表达其它各个多项式系数的解析表达式。

可选地，步骤1.1)中椭圆形两段参数化的二次多项式的函数表达式为：

z＝-ax²+b 0≤x≤R

上式中，z为z轴坐标值，x为x轴坐标值，a,b,c,d分别为系数，R为卫星的最大半径。