[发明专利]一种导航卫星低轨监测星座的优化设计方法

摘要

本发明提供一种导航卫星低轨监测星座的优化设计方法，充分考虑了现有技术基础和未来技术发展趋势，分析了导航卫星低轨监测星座的设计需求及约束条件，选取Walker‑δ星座和太阳同步回归轨道，同时构建了包括监测站覆盖因子、性能因子和星座轨道参数的评价准则，由此优化设计的导航卫星低轨监测星座具有较好的监测性能；按照本发明提出的导航卫星低轨监测星座优化设计方法，能够有效地实现导航卫星低轨监测星座的优化设计，技术方案科学、优化，可实现性强；设计的星座能够用较少的卫星总数，实现较大的监测站覆盖因子和性能因子。

主权项

一种导航卫星低轨监测星座的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：需求及约束条件分析；分析导航卫星低轨监测星座的设计需求，明确导航卫星低轨监测星座的轨道高度、星座类型等设计约束，为星座设计提供输入；包括星座基本构型的选择，及通过分析国内低轨卫星类型和太阳同步轨道属性进行轨道类型的选择；作为天基监测站的低轨卫星存在优化的问题，一是合理利用现有低轨卫星，存在对现有卫星的选择问题；二是构建用于导航卫星监测的小卫星监测星座，星座构型需要优化设计以达到最优监测能力；步骤2：评价准则构建；对星座设计评价准则进行分析，得出影响星座设计的关键指标，提出监测站覆盖因子、性能因子、星座轨道、卫星数量等关键指标的量化关系，为星座设计提供依据；步骤3：导航卫星低轨监测星座优化设计；考虑建设成本、卫星测控系统约束，对导航卫星低轨监测星座的轨道高度、倾角、卫星数量、轨道面数与相位因子等关键参数进行优化设计，分析不同星座参数对监测站覆盖因子的影响规律，开展导航卫星低轨监测星座标称方案的综合评价研究，为监测站总体方案选择提供基础；步骤4：综合验证；低轨监测星座的优化设计问题属于多目标优化问题，低轨监测星座设计的最优目标为卫星总数最小，轨道面数最小，最小覆盖因子最大，且相应的覆盖性能因子最大；选取多邻域改进粒子群算法，对该问题进行优化求解。