[發(fā)明專利]面向觀測任務的衛(wèi)星組網(wǎng)方案輔助設計系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910100796.0
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109977456B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 鄧清;劉柔妮;毛李恒;孔祥龍;陳晶;李文龍
• 申請（專利權）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明涉及一種航天技術領域的面向觀測任務的衛(wèi)星組網(wǎng)方案輔助設計系統(tǒng)，包括地物選擇模塊、衛(wèi)星參數(shù)設置模塊和組網(wǎng)方案設計與優(yōu)化模塊，地物選擇模塊，用于根據(jù)所選擇的地物名稱，從數(shù)據(jù)庫中獲取地物所在地的經(jīng)緯度和地物的特征數(shù)據(jù)，衛(wèi)星參數(shù)設置模塊，用于設置衛(wèi)星傳感器的探測視場范圍和初始軌道根數(shù)，組網(wǎng)方案設計與優(yōu)化模塊，用于根據(jù)需要觀測的地物、觀測時間要求和選用的衛(wèi)星，設計形成所需衛(wèi)星數(shù)量最少的衛(wèi)星組網(wǎng)方案，三個模塊在進行衛(wèi)星組網(wǎng)方案設計時依次執(zhí)行。本發(fā)明能夠在衛(wèi)星星座方案設計階段引入觀測地物，形成的星座方案針對該地物具備良好的觀測效果，在一定的觀測時間需求下能夠快速輸出衛(wèi)星數(shù)量最少的衛(wèi)星組網(wǎng)方案。

技術領域

本發(fā)明涉及航天技術領域，具體地，涉及一種面向觀測任務的衛(wèi)星組網(wǎng)方案輔助設計系統(tǒng)。

背景技術

隨著衛(wèi)星制造技術的發(fā)展和國家航天政策的支持，越來越多組織和機構加入衛(wèi)星制導與運營行業(yè)。由于衛(wèi)星的制造和發(fā)射成本較高，為了提高衛(wèi)星星座效益降低投入，必須盡可能減少衛(wèi)星星座建設規(guī)模。

在綜合考慮衛(wèi)星性能參數(shù)、軌道約束的情況下，目前尚未有針對具體觀測任務需求的衛(wèi)星星座優(yōu)化設計系統(tǒng)，使得星座方案設計效率不高，難以在設計需求不斷變化的情況下快速生成優(yōu)化的星座方案，延緩了星座建設進程。

經(jīng)對現(xiàn)有技術的檢索，申請?zhí)枮?01610514705.4的中國發(fā)明專利公開了一種等時間間隔快速重訪衛(wèi)星星座構型優(yōu)化設計方法，該方法以實現(xiàn)對任務目標的等時間間隔快速重訪為設計目標，采用低傾角回歸Walker星座為基本構型，將衛(wèi)星數(shù)目、軌道高度、重訪時間間隔、以及單顆衛(wèi)星的覆蓋特性、機動能力以及光學成像性能等指標作為優(yōu)化約束條件，基于多島遺傳算法以較少的衛(wèi)星實現(xiàn)了對指定目標的等時間間隔快速重訪。該方法設計的衛(wèi)星星座具有對目標區(qū)域?qū)崿F(xiàn)等時間間隔快速重訪的優(yōu)點，優(yōu)化得到的衛(wèi)星星座能夠符合任務需求和各項設計約束，可作為快速響應衛(wèi)星星座部署的參考方案。但該專利申請不能在一定的觀測時間需求下能夠快速輸出衛(wèi)星數(shù)量最少的衛(wèi)星組網(wǎng)方案，不能提供優(yōu)化前后的衛(wèi)星組網(wǎng)方案及其觀測時間評估數(shù)據(jù)，無法進行多個衛(wèi)星組網(wǎng)方案對比。

再如中國發(fā)明專利201710999619.1，專利名稱為一種高效衛(wèi)星星座多目標優(yōu)化方法，該專利披露了如下技術內(nèi)容：基于Walker-δ星座構型，確定初始條件，建立星座軌道動力學方程，建立對地覆蓋分析模型，建立對地觀測分辨率模型；采用序列徑向基函數(shù)多目標優(yōu)化策略，以覆蓋百分比和地面像元分辨率為目標函數(shù)，對軌道高度、軌道傾角、升交點赤經(jīng)優(yōu)化；基于l2加權和改進的Pareto適應度函數(shù)構造目標函數(shù)，采用RBF代理模型代替高耗時星座性能仿真模型優(yōu)化設計，通過興趣區(qū)間內(nèi)序列采樣對RBF代理模型更新與管理，從而獲取滿足工程需求的Pareto非劣解集作為衛(wèi)星星座設計方案，實現(xiàn)星座對目標觀測區(qū)域的覆蓋百分比盡可能高以及有效載荷的像元分辨率盡可能小，降低衛(wèi)星星座計算成本和設計成本、提高Pareto前沿搜索能力。但該專利申請無法在一定的觀測時間需求下能夠快速輸出衛(wèi)星數(shù)量最少的衛(wèi)星組網(wǎng)方案，不能提供優(yōu)化前后的衛(wèi)星組網(wǎng)方案及其觀測時間評估數(shù)據(jù)。

因此，有必要設計一種能夠在衛(wèi)星星座方案設計階段引入觀測地物、形成的星座方案針對該地物具備良好的觀測效果、在一定的觀測時間需求下能夠快速輸出衛(wèi)星數(shù)量最少的衛(wèi)星組網(wǎng)方案的面向觀測任務的衛(wèi)星組網(wǎng)方案輔助設計系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種面向觀測任務的衛(wèi)星組網(wǎng)方案輔助設計系統(tǒng)，本發(fā)明能夠在衛(wèi)星星座方案設計階段引入觀測地物、形成的星座方案針對該地物具備良好的觀測效果、在一定的觀測時間需求下能夠快速輸出衛(wèi)星數(shù)量最少的衛(wèi)星組網(wǎng)方案。

本發(fā)明涉及一種面向觀測任務的衛(wèi)星組網(wǎng)方案輔助設計系統(tǒng)，包括地物選擇模塊、衛(wèi)星參數(shù)設置模塊和組網(wǎng)方案設計與優(yōu)化模塊，

所述地物選擇模塊，用于根據(jù)所選擇的地物名稱，從數(shù)據(jù)庫中獲取地物所在地的經(jīng)緯度和地物的特征數(shù)據(jù)，

所述衛(wèi)星參數(shù)設置模塊，用于設置衛(wèi)星傳感器的探測視場范圍和初始軌道根數(shù)，