[发明专利]一种小规模卫星星座构型优化设计方法

摘要

一种小规模卫星星座构型优化设计方法，利用MATLAB软件中的遗传算法工具包，迭代优化星座的构型参数；迭代优化过程中，计算不同星座构型对目标区域的覆盖效能由MATLAB调用STK来实现。该方法结合了MATLAB在数值优化方面的优势和STK在计算星座覆盖效能方面的优势，实现快速、高效地对卫星星座构型优化设计。本发明有助于卫星研制方，快速对卫星星座的构型进行优化设计，设计出较优的星座构型方案。

主权项

一种小规模卫星星座构型优化设计方法，其特征在于：所述的小规模卫星星座，卫星数量小于等于六颗，轨道平面数小于三个，星座内各卫星的轨道半长轴、轨道倾角、轨道偏心率均相同；星座构型优化在于设计星座内各卫星的相位关系，使得星座对某区域目标的覆盖性能指标最优，其步骤如下：(1)构建星座构型优化的数学模型；星座构型优化描述为：通过设计描述星座构型的参数X，使得在满足设计约束条件Constraint的前提下，该星座对用户重点关注区域的覆盖效能Obj＝f(X)最优，数学模型为：min Obj＝f(X)st.Constraint所述星座构型的参数X包括各颗卫星的轨道六根数：轨道半长轴、轨道倾角、轨道偏心率、升交点赤经、近地点幅角和平近点角；星座中各卫星的轨道半长轴、轨道倾角、轨道偏心率均相同并已知，星座构型优化设计变量为星座内各卫星的升交点赤经、近地点幅角和平近点角三个参数；(2)任意给定一组步骤(1)中的星座构型参数，升交点赤经，近地点幅角，平近点角，在STK中建立场景，完成星座对目标区域的覆盖效能的定义；(3)编写基于MATLAB遗传算法工具包的星座优化程序，结合STK求解星座构型优化设计问题，得到最优的星座构型参数，从而完成卫星星座构型优化设计。