(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111517203.4 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 中山大学 地址 510275 广东省广州市海珠区新港西 路135号 (72)发明人 王继河　张锦绣　 (74)专利代理 机构 深圳市创富知识产权代理有 限公司 4 4367 代理人 高冰 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于启发式搜索的卫星集群构形设计 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于启发式搜索的卫星 集群构形设计方法， 该方法包括： 根据大规模卫 星集群总卫星数， 将大规模卫星集群分为组， 将 大规模卫星集群在轨快速构形设计问题可转化 为给出分组中心集的配置方法和分组内卫星集 的配置方法； 将每个分组视为一个整体进行设 计， 通过建立Rmax/Rmin和N之间的关系来确定 各组 中心点卫星相对E/I矢量的启发式搜索原则； 在 完成确定 各组中心卫星的配置后， 依据每组内卫 星被动安全距离rmin、 最大距离rmax和组内卫星数 目K的相互关系来确定每组内卫星相对E/I矢量 的启发式搜索原则。 进而实现大规模卫星集群构 形在轨快速设计的目的。 本发明可以广泛应用于 卫星集群构形设计领域。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114218726 A 2022.03.22 CN 114218726 A 1.一种基于启发式搜索的卫星集群构形设计方法， 其特 征在于,包括： S1、 根据大规模卫星集群总卫星数M， 将大规模卫星集群分为N组， 则除去集群中心卫星 外每个分组内卫星数为K＝(M ‑N‑1)/N颗， 设计约束为任意两分组中心 点卫星间及分组中心 点与集群中心点卫星被动安全距离大于等于Rmin， 任意两分组中心点卫星间及分组中心点 与集群中心点 卫星最大相对距离小于等于Rmax； S2、 将每个分组视为一个整体进行设计， 通过建立Rmax/Rmin和N之间的关系来确定各分 组中心点 卫星相对E /I矢量的启发式搜索配置原则； S3、 在完成确定各分组中心卫星的配置后， 则可知每组内包含K＝(M ‑N‑1)/N个内部卫 星， 然后， 依据每组内卫星被动安全距离rmin、 最大距离rmax和组内卫星数目K的相互关系来 确定每组内卫星相对E /I矢量的启发式搜索配置原则； S4、 在完成每组中心卫星和组内卫星相对E/I矢量的快速设计后， 通过数学仿真验证所 得到的大规模卫星集群构形是否满足关于组内和组间的被动安全距离以及最大距离约束 条件， 如果满足， 输出设计结果； 如果不满足， 则改变组间和组内相对E/I矢量启发式搜索配 置原则， 直到得到可 行解。 2.如权利要求1所述的一种基于启发式搜索的卫星集群构形设计方法， 其特征在于： 所 述步骤2通过建立Rmax/Rmin和N之间的关系来确定各分组中心点卫星相对E/I矢量的启发式 搜索配置原则， 具体为： 如果Rmax/Rmin大于N， 相对E/I矢量尽可能沿相对集群中心卫星的相对E/I矢量二维图的 纵轴配置， 且Rmax/Rmin大于N的程度越 大， 相对E/I矢量尽可能沿靠近相对集群中心卫星的相 对E/I矢量二维图的纵轴配置， 以期尽可能减少用于构形维持的燃料消耗； 如果Rmax/Rmin小于N， 相对E/I矢量尽可能沿相对E/I矢量图的纵轴两侧配置， 且 Rmax/Rmin 小于N的程度越 大， 相对E/I矢量约靠近沿相对E/I矢量图的纵轴两侧配置， 以期尽可能可能 配置更多的分组中心卫星。 3.如权利要求1所述的一种基于启发式搜索的卫星集群构形设计方法， 其特征在于： 所 述步骤3依据每组内卫星被动安全距离rmin、 最大距离rmax和组内卫星数目K的相互关系来确 定每组内卫星相对E /I矢量的启发式搜索配置原则， 具体为： 如果rmax/rmin大于K， 则 组内卫星的相对E/I矢量尽可能沿相对于组内中心卫星的相对 E/I矢量二维图的纵轴 配置， 且rmax/rmin大于K的程度越大， 相对E/I矢量尽可能沿靠近相对 组内中心卫星的相对E /I矢量图的纵轴配置， 以期尽可能减少用于构形维持的燃料消耗； 如果rmax/rmin小于K， 相对E/I矢量尽可能沿相对E/I矢量图的纵轴两侧配置， 且rmax/rmin 小于K的程度越 大， 相对E/I矢量约靠近沿相对E/I矢量图的纵轴两侧配置， 以期尽可能可能 配置更多的分组内成员卫星。 4.如权利要求1所述的一种基于启发式搜索的卫星集群构形设计方法， 其特征在于： 所 述步骤4如果一直得不到可行解， 则需考虑是不是一开始的约束 条件选择不合理， 需改变组 间和组内安全距离与最大距离约束， 直到得到可 行解。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114218726 A 2一种基于启发式搜索的卫星集群构形设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及大规模卫星集群构形设计技术领域， 尤其涉及一种基于启发式搜索的 卫星集群构形设计方法。 背景技术 [0002]大规模卫星集群由于其卫星数目庞大， 传统的构形数值优化方法都难以解决大规 模卫星集群构形在轨快速 设计的难题。 基于相对E/I矢量方法， 采用将大规模卫星集群进 行 分组的方式， 分别完成分组中心点卫星的构形设计和组内卫星的构形设计， 进而可实现大 规模卫星集群构形在轨快速设计。 发明内容 [0003]有鉴于现有技术的上述缺陷， 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于启发式 搜索的卫星集群构形设计方法， 可实现传统数值优化方法无法完成的在轨快速集群构形设 计。 [0004]为实现上述目的， 本发明提供了一种基于启发式搜索的卫星集群构形设计方法， 包括： [0005]S1、 根据大规模卫星集群总卫星数M， 将大规模卫星集群分为N组， 则除去集群中心 卫星外每个 分组内卫星 数为K＝(M ‑N‑1)/N颗， 设计约束为任意两 分组中心点卫星间及分组 中心点与集群中心点卫星被动安全距离大于等于Rmin， 任意两分组中心点卫星间及分组中 心点与集群中心点 卫星最大相对距离小于等于Rmax； [0006]S2、 将每个分组视为一个整体进行设计， 通过建立Rmax/Rmin和N之间的关系来确定 各分组中心点 卫星相对E /I矢量的启发式搜索配置原则； [0007]S3、 在完成确定各分组中心卫星的配置后， 则可知每组内包含K＝(M ‑N‑1)/N个内 部卫星， 然后， 依据每组内卫星被动安全距离rmin、 最大距离rmax和组内卫星数目K的相互关 系来确定每组内卫星相对E /I矢量的启发式搜索配置原则； [0008]S4、 在完成每组中心卫星和组内卫星相对E/I矢量的快速设计后， 通过数学仿真验 证所得到的大规模卫星集群构形是否满足关于组内和组间的被动安全距离以及最大距离 约束条件， 如果满足， 输出设计结果； 如果不满足， 则改变组间和组内相对E/I矢量启发式搜 索配置原则， 直到得到可 行解。 [0009]优选的， 所述步骤2通过建立Rmax/Rmin和N之间的关系来确定各分组中心点卫星相 对E/I矢量的启发式搜索配置原则， 具体为： [0010]如果Rmax/Rmin大于N， 相对E/I矢量尽可能沿相对集群中心卫星的相对E/I矢量二维 图的纵轴配置， 且Rmax/Rmin大于N的程度越大， 相对E/I矢量尽可能沿靠近相对集群中心卫星 的相对E/I矢量二维图的纵轴配置， 以期尽可能减少用于构形维持的燃料消耗； [0011]如果Rmax/Rmin小于N， 相对E/I矢量尽可能沿相对E/I矢量图的纵轴两侧配置， 且 Rmax/Rmin小于N的程度越大， 相对E/I矢量约靠近沿相对E/I矢量图的纵轴两侧配置， 以期尽说　明　书 1/3 页 3 CN 114218726 A 3