[發明專利]一種基于序列遺傳算法求解變主星偏移頻率策略的方法

有效

• 申請號: 202210282191.X
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114662388B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 張佳鋒;馬曉珊;彭曉東;高辰;趙夢園;強麗娥;張玉珠;唐文林;楊震
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12;G06F111/04
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;武玥

本發明公開了一種基于序列遺傳算法求解變主星偏移頻率策略的方法，用于天基引力波探測器，所述天基引力波探測器包括三個衛星組成的衛星編隊，每個衛星分別裝載兩個呈60°夾角放置的激光干涉光學平臺，該方法包括：以某衛星的某個激光干涉光學平臺為主星作為初始階段，選取預先建立的該主星對應的鎖相方案；根據設定的目標函數，采用序列遺傳算法求解本階段滿足遞增式約束條件下不同時刻的偏移頻率規劃結果，直至不滿足遞增式約束條件，采用ε準則選取下一階段的主星及鎖相方案，重復該步驟，得到不同階段不同時刻的偏移頻率規劃結果；直至到達設定的求解終止時間，輸出不同階段的主星序列以及偏移頻率規劃結果，從而得到變主星偏移頻率策略。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，特別涉及一種基于序列遺傳算法求解變主星偏移頻率策略的方法。

背景技術

近年來，在天基引力波探測器探測過程，由于多普勒頻移現象的存在，因此采用外差干涉測距的方式進行星間測距。星間測距的結果經過一系列的計算可以判斷是否探測到引力波。外差干涉測距的核心是計算遠端衛星光學平臺發射而來的激光與本地光學平臺發射的激光進行干涉而產生的拍頻。遠端衛星光學平臺發射而來的激光會受到多普勒頻移的影響，導致干涉產生的拍頻是不穩定的。為了保證拍頻落入合理的范圍內，因此會采用在光學鎖相環中加入偏移頻率的方式以解決該問題。目前，天基引力波探測計劃如LISA，Taiji等，通常采用三顆衛星組成一個衛星編隊進行引力波探測。各個衛星上，分別裝載有兩個呈60°夾角放置的激光干涉光學平臺，用于向位于同一顆衛星的臨近光學平臺和其他衛星的遠端光學平臺發射和接收激光。每個光學平臺中都包含了弱光鎖相環，用于對接收到的遠端的激光進行弱光鎖相處理并在此過程中加入人為設定的偏移頻率。

由于天基引力波探測器通常由多個衛星構成，因此存在如下難題：1.變主星鎖相方案的構建，2.基于選擇后的鎖相方案，各個光學鎖相環中偏移頻率的設定，或稱之為偏移頻率策略，3.采用何種算法高效的求解相應的偏移頻率策略。由于每次更換鎖相方案和偏移頻率都會導致探測過程中斷，因此制定鎖相方案應盡可能不發生變化，且加在各個光學鎖相環中的偏移頻率在滿足拍頻約束的條件下應盡可能長的時間維持不變，即持續時間越長越好。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提出了一種基于序列遺傳算法求解變主星偏移頻率策略的方法。

為了實現上述目的，本發明提出了一種基于序列遺傳算法求解變主星偏移頻率策略的方法，用于天基引力波探測器，所述天基引力波探測器包括三個衛星組成的衛星編隊，每個衛星分別裝載兩個呈60°夾角放置的激光干涉光學平臺，所述方法包括：

以某個衛星的某個激光干涉光學平臺為主星作為初始階段，選取預先建立的該主星對應的鎖相方案；

根據設定的目標函數，采用序列遺傳算法求解本階段滿足遞增式約束條件下不同時刻的偏移頻率規劃結果，直至不滿足遞增式約束條件，采用ε準則選取下一階段的主星及鎖相方案，重復該步驟，得到不同階段不同時刻的偏移頻率規劃結果；直至到達設定的求解終止時間，輸出不同階段的主星序列以及偏移頻率規劃結果，從而得到變主星偏移頻率策略。

作為上述方法的一種改進，所述激光干涉光學平臺按照逆時針方向設置，分別為A、B、C、D、E、F，其中激光干涉光學平臺A和B在第一衛星，激光干涉光學平臺C和D在第二衛星，激光干涉光學平臺E和F在第三衛星。

作為上述方法的一種改進，所述方法具體包括：

步驟1)以某個衛星的某個激光干涉光學平臺為主星作為初始階段，選取預先建立的該主星對應的鎖相方案；

步驟2)設定目標函數、遺傳算法初始化參數和求解終止時間；

步驟3)設定遞增式約束條件的開始時間為T1＝1，結束時間為T2＝T1；

步驟4)根據T1和T2以及鎖相方案構建對應的遞增式約束條件；