中国空间科学技术 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1): 59-72.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0009
刘思阳1,潘瑞雪2,李任飞3,蒙涛1,3,*
LIU Siyang1,PAN Ruixue2,LI Renfei3,MENG Tao1,3,*
摘要: 异构星座采用不同功能、轨道和载荷的异构卫星组网,其核心能力取决于对地覆盖能力、稳定性与综合成本。对综合效能最优的异构巨星座设计方法进行研究,攻克卫星覆盖能力非线性叠加、漂移轨迹差异化耦合以及巨星座大量参数寻优的难题。在J2和大气阻力摄动下,通过半长轴的线性与二次拟合建立半长轴衰减的高效计算模型,推导升交点赤经与纬度辐角的相对漂移补偿方程。以制造发射综合成本最小化为优化目标构建复杂优化模型,包含重访时间、成像分辨率、覆盖稳定性等多维覆盖约束,以及有限燃料、可选卫星、多任务阶段等多源工程约束。通过原理分析实现关键变量降维,构建基于遗传算法的最小成本标称构型参数优化算法。耦合构型设计与控制方案形成全周期闭环设计框架,实现标称构型优化、局部补偿、燃料规划及控制方案的协同。针对低轨星座30°(N)~0°(N)纬度带覆盖任务(重访时间≤10min,分辨率≤1m),优化构型的成本较传统均匀构型降低26%~30%,且重访时间随地面纬度的波动减小,此优势在近全球覆盖等大纬度跨度场景下进一步扩大。建立的异构巨星座综合设计范式能够实现覆盖效能与综合成本的协同优化,星座规模扩大时具备可扩展性,可支撑千星级星座在应急遥感、全球物联网等场景的高效设计,降低全生命周期的综合成本及设计难度。