具有星间链路的导航星座重构研究

《具有星间链路的导航星座重构研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第22卷第4期航天器工程V01．22No．42013年8月SPACECRAFTENGINEERING7具有星间链路的导航星座重构研究程竞爽何善宝林益明谢军(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对具有星间链路的导航星座在卫星节点或链路失效情况下的重构优化设计问题，提出了一种基于遗传算法的设计方法。首先，根据导航星座的功能需求与设计约束，建立了星座综合重构优化设计模型。其次，提出了基于遗传算法的综合优化设计方法，并根据问题特性对遗传算法的具体操作进行了修改。最后，应用该方法对Walker24／3／2构型星座及网状星间网络在节点

2、和链路混合故障模式下的重构进行了优化设计。结果表明，基于该方法重构后的星座与网络拓扑性能能够得到一定程度的改善，证明了方法的可行性。关键词导航星座；星间网络；重构；优化设计；遗传算法中图分类号：V474．25文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．04．002ResearchonReconfigurationofNavigationConstellationwithInter-satelliteLinksCHENGJingshuangHEShanbaoLINYimingXIEJun(Beijin

3、gInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Anapproachbasedongeneticalgorithmisproposedtosolvetheoptimalreconfigurationproblemofnavigationconstellationwithinter—satellitelinkswhennodeorlinkfailurehasoe—curred．Firstly，adesignmodelisestablishedbase

4、dontherequirementsandconstraintsofnavi—gationconstellation．Secondly，theintegratedoptimizationmethodbasedongeneticalgorithmisdevelopedandthepracticaloperatorsaremodifiedtoadapttocharacteristicsoftheproblem．Fi—nally，theapproachisappliedtotheoptimalreconfigurationofamesh—sh

5、apedsatellitenetworkintheWalker24／3／2constellationunderamixednodeand1inkfailures．Resultshaveshownthattheconstellationandtopologyperformanceafterreconfigurationbasedonthismethodcanbeim—proved，thusthefeasibilityofthemethodisproved．Keywords：navigationconstellation；satellite

6、networkwithinter—satellitelinks；reconfiguration；optimaldesign；geneticalgorithm1引言利用星间链路，导航星座可以支持星地联合定轨与时间同步、全球星座实时测控管理，并实现导航星座自主导航等功能，提高了地面对系统的管理能力，增强了系统的自主运行能力[1]。导航星座在运行过程中，卫星节点及星间链路设备会由于故障或维护而出现失效情况，导致星座与星间网络拓扑原有的性能下降，须对其进行重构。如何优化设计重构后的星座构型与网络拓扑，使星座综合性能得到最优恢复，而重构风险则处于

7、可接受的范围内，是一收稿日期：2013—03—21：修回日期：2013—06—28作者简介：程竞爽(1989一)，男，硕士研究生，从事飞行器设计工作。Email：chjsh4634759@163，coin。8航天器工程22卷个需要研究的问题。目前，针对星座的重构研究多集中在无星间链路的星座构型设计[2q]上，对于具有星间链路的星座重构的研究较少。文献[5]研究了具有星间链路的星座设计问题，考虑了星问链路的性能因素，但未对网络拓扑进行优化设计。文献[6]研究了具有星间链路的通信星座重构问题，提出了“补网”的基本策略，但仅考虑到网络的连通性

8、，与导航星座网络的设计目标有较大差别。本文提出了一种基于遗传算法的优化设计方法。将星座构型重构设计与星间网络拓扑设计统一考虑，以星座导航服务性能、网络测距与通信性能，以及星座与网络的重构风险程度为设计指标，