区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计

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1、区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计2007年第4期上海航天AEROSPACESHANG

2、HAI文章编号:1006.1630(2007)04.0043.05区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计刘文,张育林(1.国防科学技术大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073;2.东风航天中心,甘肃兰州732750)摘要:针对区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座,提出了一种改进遗传算法(GA)的优化设计.根据改进的区域覆盖星座模型,采用可变维数优化的整数与实数混合的染色体编码.给出了算法步骤.某区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计算例结果显示了该算法的有效性.关键词:低轨卫星星座;区域覆盖;移动通信系统;星座优化;遗传算

3、法中图分类号:V474.21文献标识码:AOptimizationofLEORegionalCoverageMobileSatelliteCommunicationSystemLIUWen.ZHANGYu—lin2(1.CollegeofAerospaceandMaterialEngineering,NUDT,ChangshaHunan410073,China;2.DongfengSpaceCentre,LanzhouGansu732750,China)Abstract:Anoptimaldesignbasedontheimp

4、rovedgeneticalgorithmforLEOregionalcoveragemobilesatellitecommunicationsystemwasputforwardinthispaper.AccordingtOthemodifledregionalcoverageconstellationmodel,avariabledimensionmixedbinaryandrealcodingwasadopted.Thealgorithm’Sstepswerepresented.ThedesignofsomeLEOreg

5、ionalcoveragemobilesatellitecommunicationsystemshowedthatthisalgorithmwaseffective.Keywords:LEOsatelliteconstellation;Regionalcoverage;Mobilecommunicationsystem;Constellationoptimization;Geneticalgorithm0引言目前,对中低轨道持续性全球覆盖星座及持续性地带覆盖星座已有公认的最优设计方法,但对中低轨道区域性覆盖星座尚无好的设计方法

6、….考虑经济因素,设计区域性覆盖卫星移动通信时主要采用静止地球轨道(GEO)系统,如美加合作的MSAT,澳大利亚的Mobilsat,日本的NSTAR,以及我国与新加坡发起的APMT等系统,然而GEO系统与手持机通信的实现难度较大.这是因为GEO卫星的轨道高,路径损耗较大,且手持机发射功率小,天线又非定向辐射,为保持高质量通信要求卫星安装较大的可展开式天线,所需发射功率大,加上信号延迟大等缺陷,使GEO系统在全球个人通信中应用受到限制.相对其他轨道,低地球轨道(LEO)星收稿日期:2006.07.07;修回日期:2006.08-

7、10作者简介:刘文(1966一),男,副教授,博士生,主要研究方向为星座设计及星间通信技术.座系统的特点是传播时延短,路径损耗小,用户终端易小型化;网络的顽存性强,在少量卫星被毁后系统仍可维持一定的使用性能;机动灵活等.用区域覆盖低轨卫星移动通信系统提供国内通信服务,投资相对较少,非常适合我国的国情.区域覆盖星座设计是一多峰值函数问题,自1994年GA引入星座设计领域以来,因能容易地处理离散/连续变量,无需梯度信息,可灵活编码和高效并行搜索,获得了广泛的应用2叫j.区域覆盖卫星星座设计是在星座结构已知的基础上优化各卫星的初始轨

8、道参数.但对一项新的较复杂的区域覆盖航天任务,星座形式常难以确定.为此,本文对区域覆盖星座模型进行改进,提出了一种可变维数优化的整数与实数混合的染色体编码GA/1区域覆盖星座模型理论上,当能共同完成某一特定任务时星座内的卫星可位于任何轨道,因此星座的构成并不如上海航天AERo