具有星間鏈路的導航星座重構研究

程竟爽 何善寶 林益明 謝軍

（北京空間飛行器總體設計部，北京 100094）

1 引言

利用星間鏈路，導航星座可以支持星地聯合定軌與時間同步、全球星座實時測控管理，并實現導航星座自主導航等功能，提高了地面對系統的管理能力，增強了系統的自主運行能力［1］。導航星座在運行過程中，衛星節點及星間鏈路設備會由于故障或維護而出現失效情況，導致星座與星間網絡拓撲原有的性能下降，須對其進行重構。如何優化設計重構后的星座構型與網絡拓撲，使星座綜合性能得到最優恢復，而重構風險則處于可接受的范圍內，是一個需要研究的問題。

目前，針對星座的重構研究多集中在無星間鏈路的星座構型設計［2-4］上，對于具有星間鏈路的星座重構的研究較少。文獻［5］研究了具有星間鏈路的星座設計問題，考慮了星間鏈路的性能因素，但未對網絡拓撲進行優化設計。文獻［6］研究了具有星間鏈路的通信星座重構問題，提出了“補網”的基本策略，但僅考慮到網絡的連通性，與導航星座網絡的設計目標有較大差別。

本文提出了一種基于遺傳算法的優化設計方法。將星座構型重構設計與星間網絡拓撲設計統一考慮，以星座導航服務性能、網絡測距與通信性能，以及星座與網絡的重構風險程度為設計指標，建立了導航星座的綜合重構優化設計模型，并以遺傳算法為基本手段實現綜合重構優化設計。仿真分析表明，重構后網絡性能得到一定程度的改善，滿足重構策略的期望。……