Walker星座遍历访问任务规划与特性分析

摘要

Walker星座具有良好的对地覆盖特性和均匀的空间分布,已被广泛应用于卫星导航、通信等领域.实现星座的遍历巡查,有利于全面地掌握星座整体状况,具有重要意义.Walker星座中的卫星分布具有规律,但已有研究对机动过程进行了较多限制且未能揭示问题本来特性.本文考虑多颗任务星对多颗目标星同时访问,首先分析了单次访问任务和多次访问任务并建立遍历访问任务规划模型,接着研究了任务规划模型,其中设计变量是任务星的个数、每颗任务星所访问目标星的数量和访问次序、每次访问目标星的时间;目标函数是总推进剂消耗;约束条件是巡查点任务星和目标星位置矢量一致,推进剂的消耗在一定范围内.其次,对单次轨道转移采用Lambert算法进行评价,以满足巡查点条件.最后,采用混合编码的单目标遗传算法进行优化求解.通过多个Walker星座的遍历访问算例,验证了算法的有效性,并揭示了Walker星座遍历访问需要任务星数量及访问次序的规律.