采用改进非支配近邻免疫算法的低轨混合星座设计优化-论文.pdf

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1、第35卷第9期宇航学报Vo1．35No．92014年9月JournalofAstronauticsSeptember2014采用改进非支配近邻免疫算法的低轨混合星座设计优化姜兴龙r，姜泉江，-，刘会杰。，余金培(1．中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海200050；2．上海微小卫星工程中心，上海201210)摘要：针对低轨同构星座覆盖资源在纬度上分布不均匀的不足，提出采用低轨混合星座提升覆盖均匀性的设计方案，并推导了满足全球任意点平均每天覆盖一定次数的最小卫星规模估算公式。针对非支配近邻免疫算法(NNIA)约束处理方面的不足，提出基于约束支配的改进非支配近邻免疫算法(M

2、odifiedNNIA)，并以此设计了一种低轨混合星座优化平台来优化带约束的星座设计问题。仿真结果表明，改进的NNIA算法在收敛速度和多样性上均优于非支配分层遗传算法(NSGA．II)和多目标粒子群算法(MOPSO)，可大大提高星座设计的效率。同时优化结果也表明低轨混合星座可提高覆盖的均匀性和大部分区域的覆盖次数，进而减少特定覆盖要求所需的卫星数目。关键词：星座；多目标优化；约束处理；免疫算法；NSGA-II算法；MOPSO算法中图分类号：V421．41文献标识码：A文章编号：1000—1328(2014)08—1007-08DoI：10．3873／j．issn．1000-1

3、328．2014．08．004DesignOptimizationofHybridLEOConstellationUsingModifiedNon—DominatedNeighborImmuneAlgorithmJIANGXing．1ong，JIANGQuan-jiang，LIUHui-jie，YUJin．pei(1．ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200050，China；2．ShanghaiEngineeringCenterfor

4、Microsatellites，Shanghai201210，China)Abstract：AsthecoveragedistilbutionofhomogeneousLEOconstellationsinlatitudeiSuneven．ahybridLEOconstellationschemeisproposed，SOastoenhancecoverageuniformity，andaminimumsatellitenumberestimationformulaisalsodeducedtoinsureacertainnumberofaveragecoveragetime

5、sperdayatanypointoftheearth．Inthelightofthelackofnon—dominatedneighborimmunealgorithm(NNIA)inconstrainthandling，amodifiednon-dominatedneighborimmunealgorithm(ModifiedNNIA)basedonconstrained—dominateissuggested，andbasedonthis，ahybridLEOconstellationoptimizationplatformalgorithmisdesignedtoop

6、timizetheconstellationdesignwithconstraint．ThesimulationresultsshowthattheproposedModifiedNNIAisabletomaintainabetterconvergencespeedandalsoabetterdiversityfeaturecomparedtonon-dominatedsortinggeneticalgorithmII(NSGA—II)andmulti-objectiveparticleswarmoptimization(MOPSO)，meanwhileitcanimprov

7、etheefficiencyoftheconstellationdesigngreatly．TheoptimizedresultsalsoshowthatthehybridLEOconstellationcanimprovetheuniformityofcoverageandthecoverage~equencyofmostareas，anddecreasethenumberofsatellitesrequiredforacertaincoveragerequirements．Keywords：Sate