【技术实现步骤摘要】
本申请涉及卫星星座优化设计领域，特别是涉及一种超低轨电推进卫星星座的多目标优化方法及相关装置。
技术介绍
1、近年来，国内外大规模星座建设如火如荼，可以预见，未来在轨卫星数量将保持爆发式增长趋势。在愈发拥挤的低地球轨道，在卫星平台硬件技术不断升级的现在，为了确保卫星星座的高性能、长寿命、安全、稳定工作，卫星星座的优化设计工作越来越重要。
2、卫星星座的优化设计面向的是拥有大规模变量的复杂卫星星座系统的多目标优化问题：大规模变量指问题涉及n颗卫星；复杂系统指每颗卫星的运动受多种时变摄动力影响，且星座整体性能受所有卫星的协同运动影响；多目标指标进行优化设计时需要考虑的星座性能指标数量通常是两个及以上。目前的主流研究方法是遗传算法及改进型遗传算法，主要有两方面不足：一是没有充分利用卫星星座的动力学特点来进行优化方法设计，导致优化的收敛性差、成功率低；二是考虑3个以上性能指标进行优化时，优化效率低、容易陷入局部最优解。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种超低轨电推进卫星星座的多目标优化方法及相关装置，可提高优化求解的速度、成功率和鲁棒性。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种卫星星座的多目标优化方法，包括：
4、基于卫星星座的轨道要素参数集，构建卫星轨道动力学模型；
5、建立卫星星座的性能指标函数；
6、以卫星星座的性能指标函数为优化目标构建多目标函数；以所述卫星轨道动力学模
7、基于指标函数优先级分类原则，对所述卫星星座的性能指标函数按优先级进行分类，得到每一性能指标函数的优先级；
8、基于优先级最高的性能指标函数，对卫星星座多目标设计优化问题模型进行求解，得到初始解；
9、基于所有性能指标函数的优先级，对所述初始解进行迭代优化，得到非支配解集合；
10、根据所述非支配解集合确定最优轨道要素参数集；基于所述最优轨道要素参数集得到优化后的卫星星座。
11、第二方面，本申请提供了一种超低轨电推进卫星星座的多目标优化方法，包括：
12、基于超低轨电推进卫星星座的轨道要素参数集，构建超低轨电推进卫星的轨道动力学模型；
13、建立卫星星座的性能指标函数；
14、以卫星星座的性能指标函数为优化目标构建多目标函数；以超低轨电推进卫星的轨道动力学模型为约束，根据所述多目标函数构建卫星星座多目标设计优化问题模型；
15、基于指标函数优先级分类原则，对所述卫星星座的性能指标函数按优先级进行分类，得到每一性能指标函数的优先级；
16、基于优先级最高的性能指标函数，对卫星星座多目标设计优化问题模型进行求解，得到初始解；
17、基于所有性能指标函数的优先级，对所述初始解进行迭代优化，得到非支配解集合；
18、根据所述非支配解集合确定最优轨道要素参数集；基于所述最优轨道要素参数集得到优化后的卫星星座。
19、第三方面，本申请提供了一种卫星星座的多目标优化装置，包括：
20、卫星轨道动力学模型构建模块，用于：基于卫星星座的轨道要素参数集，构建卫星轨道动力学模型；
21、性能指标函数建立模块，用于：建立卫星星座的性能指标函数；
22、卫星星座多目标设计优化问题模型构建模块，用于：以卫星星座的性能指标函数为优化目标构建多目标函数；以所述卫星轨道动力学模型为约束，根据所述多目标函数构建卫星星座多目标设计优化问题模型；
23、优先级分类模块，用于：基于指标函数优先级分类原则，对所述卫星星座的性能指标函数按优先级进行分类，得到每一性能指标函数的优先级；
24、初始解确定模块，用于：基于优先级最高的性能指标函数，对卫星星座多目标设计优化问题模型进行求解，得到初始解；
25、非支配解集合确定模块，用于：基于所有性能指标函数的优先级，对所述初始解进行迭代优化，得到非支配解集合；
26、最优轨道要素参数集确定模块，用于：根据所述非支配解集合确定最优轨道要素参数集；基于所述最优轨道要素参数集得到优化后的卫星星座。
27、第四方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述卫星星座的多目标优化方法。
28、第五方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述卫星星座的多目标优化方法。
29、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：
30、本申请提供了一种超低轨电推进卫星星座的多目标优化方法及相关装置，通过构建卫星轨道动力学模型和卫星星座的性能指标函数，以卫星星座的性能指标函数为优化目标构建多目标函数；以卫星轨道动力学模型为约束，根据多目标函数构建卫星星座多目标设计优化问题模型，基于指标函数优先级分类原则，对卫星星座的性能指标函数按优先级进行分类，得到每一性能指标函数的优先级，基于优先级最高的性能指标函数，对卫星星座多目标设计优化问题模型进行求解，得到初始解，基于所有性能指标函数的优先级，对初始解进行迭代优化，得到非支配解集合，根据非支配解集合确定最优轨道要素参数集，基于最优轨道要素参数集得到优化后的卫星星座，解决了现有优化方法收敛性差、成功率低和效率低的问题，提高了优化求解的速度、成功率和鲁棒性。
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1.一种卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，所述卫星星座的多目标优化方法包括：
2.根据权利要求1所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，所述卫星星座的性能指标函数包括平均可见星数、平均几何精度因子、最小可见星数、最大几何精度因子、几何精度因子变化率和燃料消耗量。
3.根据权利要求1所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，所述轨道要素参数集包括轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、近地点幅角、升交点赤经以及平近点角。
4.根据权利要求2所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，基于所有性能指标函数的优先级，对所述初始解进行迭代优化，得到非支配解集合，具体包括：
6.根据权利要求1所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，根据所述非支配解集合确定最优轨道要素参数集；基于所述最优轨道要素参数集得到优化后的卫星星座，具体包括：
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的卫星星座的多目标优化方法的适用于超低轨电推进卫星星座的超低轨电推进卫星星座的多目标
8.一种卫星星座的多目标优化装置，其特征在于，所述卫星星座的多目标优化装置包括：
9.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-6中任一项所述的卫星星座的多目标优化方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的卫星星座的多目标优化方法。
...【技术特征摘要】
1.一种卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，所述卫星星座的多目标优化方法包括：
2.根据权利要求1所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，所述卫星星座的性能指标函数包括平均可见星数、平均几何精度因子、最小可见星数、最大几何精度因子、几何精度因子变化率和燃料消耗量。
3.根据权利要求1所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，所述轨道要素参数集包括轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、近地点幅角、升交点赤经以及平近点角。
4.根据权利要求2所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，基于所有性能指标函数的优先级，对所述初始解进行迭代优化，得到非支配解集合，具体包括：
6.根据权利要求1所述的卫星星座的多目标优化方法，其特征在于，根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：李林澄，王珏瑶，徐明，刘燎，白雪，陈昭岳，孙秀聪，薛凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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