[發(fā)明專利]一種導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010438044.8
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111680360A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡敏;王許煜;趙玉龍;李玖陽;肖龍龍;李菲菲;張學(xué)陽;云朝明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)航天工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20;G01S19/03
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 史冬梅

1.一種導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

根據(jù)導(dǎo)航星座的參數(shù)確定在軌備份星的軌位優(yōu)化模型的優(yōu)化變量、目標(biāo)函數(shù)以及約束條件；

基于所述在軌備份星的軌位優(yōu)化模型，利用多目標(biāo)優(yōu)化算法獲得在軌備份星的最優(yōu)軌位；

結(jié)合所述在軌備份星的最優(yōu)軌位，確定在軌備份星替換故障衛(wèi)星的替換優(yōu)化模型，根據(jù)所述替換優(yōu)化模型確定最優(yōu)的替換方法。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)導(dǎo)航星座的參數(shù)確定在軌備份星的軌位優(yōu)化模型的優(yōu)化變量、目標(biāo)函數(shù)以及約束條件，具體為：

將每個(gè)軌道面上在軌備份星的軌位作為所述軌位優(yōu)化模型的優(yōu)化變量；

根據(jù)星座位置精度衰減因子值和設(shè)定仰角范圍內(nèi)的可見衛(wèi)星數(shù)確定的所述軌位優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)；

將在軌備份星的軌位角度作為所述軌位優(yōu)化模型的約束條件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述每個(gè)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(diǎn)數(shù)編碼。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)星座位置精度衰減因子值和設(shè)定仰角范圍內(nèi)的可見衛(wèi)星數(shù)確定的所述軌位優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，具體為：

采用網(wǎng)格分析法對(duì)所述導(dǎo)航星座的服務(wù)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

獲取每一時(shí)刻下，所有網(wǎng)格點(diǎn)的星座位置精度衰減因子值和可見衛(wèi)星數(shù)；

獲取設(shè)定仿真時(shí)間段內(nèi)，所述服務(wù)區(qū)域內(nèi)所述星座位置精度衰減因子值的平均值和所述可見衛(wèi)星數(shù)的平均值；

根據(jù)所述星座位置精度衰減因子值的平均值和所述可見衛(wèi)星數(shù)的平均值確定所述軌位優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述基于所述在軌備份星軌位優(yōu)化模型，利用多目標(biāo)優(yōu)化算法獲得在軌備份星的最優(yōu)軌位，具體為：

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

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，結(jié)合所述在軌備份星的最優(yōu)軌位，確定所述在軌備份星替換故障衛(wèi)星的替換優(yōu)化模型，根據(jù)所述替換優(yōu)化模型確定最優(yōu)的替換方法，具體為：

根據(jù)故障衛(wèi)星的相位和所述在軌備份衛(wèi)星的相位之間的關(guān)系，確定在軌備份衛(wèi)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(jié)合所述替換模式，確定替換優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，得到在軌備份星替換故障衛(wèi)星的替換優(yōu)化模型，根據(jù)所述替換優(yōu)化模型確定最優(yōu)的替換方法。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，結(jié)合所述替換模式，確定替換優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，得到在軌備份星替換故障衛(wèi)星的替換優(yōu)化模型，根據(jù)所述替換優(yōu)化模型確定最優(yōu)的替換方法，具體為：

根據(jù)所述替換模式，確定在軌備份星替換故障衛(wèi)星時(shí)過渡軌道的半長(zhǎng)軸；

結(jié)合所述過渡軌道的半長(zhǎng)軸確定替換優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，得到在軌備份星替換故障衛(wèi)星的替換優(yōu)化模型；

基于所述替換優(yōu)化模型，確定最優(yōu)的替換方法。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述替換優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為結(jié)合所述過渡軌道的半長(zhǎng)軸確定的在軌備份星替換故障衛(wèi)星時(shí)的最少速度增量或者最少替換時(shí)間。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)航星座在軌備份方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述替換優(yōu)化模型的約束條件為所述過渡軌道的半長(zhǎng)軸和在軌備份星在過渡軌道上運(yùn)行的圈數(shù)和故障衛(wèi)星位置在原始軌道上運(yùn)行的圈數(shù)。