[發明專利]一種導航星座在軌備份方案優化設計方法

在審

• 申請號: 202010438044.8
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111680360A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 胡敏;王許煜;趙玉龍;李玖陽;肖龍龍;李菲菲;張學陽;云朝明
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G01S19/03
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 史冬梅

1.一種導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，包括：

根據導航星座的參數確定在軌備份星的軌位優化模型的優化變量、目標函數以及約束條件；

基于所述在軌備份星的軌位優化模型，利用多目標優化算法獲得在軌備份星的最優軌位；

結合所述在軌備份星的最優軌位，確定在軌備份星替換故障衛星的替換優化模型，根據所述替換優化模型確定最優的替換方法。

2.根據權利要求1所述的導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，根據導航星座的參數確定在軌備份星的軌位優化模型的優化變量、目標函數以及約束條件，具體為：

將每個軌道面上在軌備份星的軌位作為所述軌位優化模型的優化變量；

根據星座位置精度衰減因子值和設定仰角范圍內的可見衛星數確定的所述軌位優化模型的目標函數；

將在軌備份星的軌位角度作為所述軌位優化模型的約束條件。

3.根據權利要求2所述的導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，所述每個軌道面上在軌備份星的軌位以編碼形式表征，所述編碼采用浮點數編碼。

4.根據權利要求2所述的導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，根據星座位置精度衰減因子值和設定仰角范圍內的可見衛星數確定的所述軌位優化模型的目標函數，具體為：

采用網格分析法對所述導航星座的服務區域進行網格劃分；

獲取每一時刻下，所有網格點的星座位置精度衰減因子值和可見衛星數；

獲取設定仿真時間段內，所述服務區域內所述星座位置精度衰減因子值的平均值和所述可見衛星數的平均值；

根據所述星座位置精度衰減因子值的平均值和所述可見衛星數的平均值確定所述軌位優化模型的目標函數。

5.根據權利要求1所述的導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，所述基于所述在軌備份星軌位優化模型，利用多目標優化算法獲得在軌備份星的最優軌位，具體為：

基于所述在軌備份星軌位優化模型，利用非支配排序遺傳算法獲得在軌備份星的最優軌位。

6.根據權利要求1所述的導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，結合所述在軌備份星的最優軌位，確定所述在軌備份星替換故障衛星的替換優化模型，根據所述替換優化模型確定最優的替換方法，具體為：

根據故障衛星的相位和所述在軌備份衛星的相位之間的關系，確定在軌備份衛星的替換模式；所述替換模式包括相位超前替換和相位滯后替換；

結合所述替換模式，確定替換優化模型的目標函數和約束條件，得到在軌備份星替換故障衛星的替換優化模型，根據所述替換優化模型確定最優的替換方法。

7.根據權利要求6所述的導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，結合所述替換模式，確定替換優化模型的目標函數和約束條件，得到在軌備份星替換故障衛星的替換優化模型，根據所述替換優化模型確定最優的替換方法，具體為：

根據所述替換模式，確定在軌備份星替換故障衛星時過渡軌道的半長軸；

結合所述過渡軌道的半長軸確定替換優化模型的目標函數和約束條件，得到在軌備份星替換故障衛星的替換優化模型；

基于所述替換優化模型，確定最優的替換方法。

8.根據權利要求7所述的導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，所述替換優化模型的目標函數為結合所述過渡軌道的半長軸確定的在軌備份星替換故障衛星時的最少速度增量或者最少替換時間。

9.根據權利要求7所述的導航星座在軌備份方案優化設計方法，其特征在于，所述替換優化模型的約束條件為所述過渡軌道的半長軸和在軌備份星在過渡軌道上運行的圈數和故障衛星位置在原始軌道上運行的圈數。