一种新型的低轨存储转发通信星座设计方法-论文.pdf

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1、第36卷第3期电子与信息学报VlO1．36No．32014年3月JournalofElectronics&InformationTechnologyMar．2014一种新型的低轨存储转发通信星座设计方法姜兴龙①②梁广①②刘会杰②余金培②(中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海2000501(上海微小卫星工程中心上海201210)摘要：针对低轨存储转发星座的特点以及传统星座设计方法无法同时优化覆盖性能和网络性能的不足，该文提出一种新型的兼顾覆盖性能以及网络性能的低轨存储转发星座设计方法，并采用非劣分层多目标进化算法(NSGA．II1优

2、化该多目标多约束星座设计问题。通过基于STK和OPNET的协同优化仿真平台验证了该星座设计方法的有效性。关键词：星座设计；存储转发；多目标优化；非劣分层多目标进化算法(NSGA—II1；端到端时延中图分类号：TN927；V421．41文献标识码：A文章编号：1009—5896(2014)03—0676—07DOI：10．3724／SP．J．1146．2013．00551ANewDesignMethodofStoreandForwardLEOCommunicationSatelliteConstellationJiangXing—lon

3、g~②LiangGuang~LiuHui—jie~YuJin—pei②(ShanghaiInstitute0，MicrosystemandInformationTechnology，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200050，China)(ShanghaiEngineeringCenter，0rMicrosatellites，Shanghai201210，China)Abstract：AccordingtothecharacteristicsofthestoreandforwardLEOcommun

4、icationsatelliteconstellationandtheissuethatthetraditionalconstellationdesignmethodscannotoptimizessimultaneouslythecoverageperformanceandnetworkperformance，anewstoreandforwardcommunicationsatelliteconstellationdesignmethodwhichbalancesthecoverageandnetworkperformance，i

5、sproposed，andtheNon—dominatedSortingGeneticAlgorithm(NSGA—II)isusedtooptimizethismulti—objectiveandmulti—constrainedconstellationdesign．AcollaborativeoptimizationsimulationplatformbasedonSTKandOPNETisbuilt，andthesimulationresultshowstheeffectivenessoftheproposedconstell

6、ationdesignmethods．Keywords：Constellationdesign；Storeandforward；Multi-objectoptimization；Non-dominatedSortingGeneticAlgorithm(NSGA—II)；End—to—enddelay1引言要包括：f1)早期的几何解析法，JohnWalker[3】和Rider[41作出了巨大的贡献；(21基于仿真的比较分析现代低轨小卫星有着研制周期短、成本低、易方法，随着计算机技术的发展，采用数值仿真比较组网、抗摧毁能力强、通信时延小、

7、信号衰减弱、选择较优方案Is-s]。LangI】利用点数字仿真给出了不终端易于小型化、可频率复用、发射灵活便捷等特同卫星数和轨道面，具有全球单重和多重覆盖能力点，在通信、气象、导航、资源环境、侦查、科学的Walker星座的参数表。f3)基于现代优化方法的研究等领域有着广泛的应用同时由于低轨卫星轨设计方法，随着现代智能优化算法的发展和计算机道高度低，覆盖范围小，大多数情况下，单靠一颗计算性能的大幅提升，利用数字仿真技术得到系统卫星难以完成任务目标，为了充分发挥小卫星在这性能参数并对此进行算法优化已成为当前星座设计些领域的应用，提升小卫星

8、的通信和协作能力，由的主要方法，由于星座设计的复杂性，优化的目标多颗小卫星通过星问链路组成卫星网络系统进行协从单目标[9-121向多目标[13,14]发展，优化的学科，也同工作是小卫星发展的主要方向『2】o从单学科[9-