李怀建，韦彦伯，杜小菁

(北京理工大学宇航学院, 北京 100081)

0 引言

近年来，低轨卫星得到广泛关注并迅速发展。从最初的铱星(Ridium)系统和全球星(Globalstar)系统，到如今的O3b、OneWeb、星链(Starlink)等系统，低轨卫星系统的功能从实现卫星移动通信，到实现宽带接入、天基物联，低轨卫星星座正被广泛运用到各个领域[1]。

目前，常用卫星导航系统包括美国的GPS系统、欧洲Galileo系统、俄罗斯GLONASS系统、中国北斗导航系统，均为中高轨星座系统。低轨卫星相较于中高轨卫星轨道高度较低、路径损耗小，使得低轨卫星星地延迟相对较小、信号衰减小，在一些遮蔽较为严重、具有信号干扰的环境中，具有显著优势[2]。另外，低轨卫星重量相对较轻，可以充分利用一箭多星技术的优势，大大降低其发射成本。

传统星座设计中常采用覆盖带法进行覆盖分析，计算效率高，但在星座参数空间巨大、优化约束较复杂情况下，很难获得或接近最优解。遗传算法鲁棒性好，可以有效解决星座设计中参数离散、目标函数非线性等问题，能扩展星座设计的解空间[3],进一步逼近最优解。

1 传统卫星星座构型设计概述

在传统星座设计中，常见的星座构型包括Walker星座构型[4]、Flower星座构型[5]、近极轨道构型等。

Flower星座由于采用共地面轨迹设计，导致其卫星轨道平面较多，星座构型较为复杂，卫星维护运营较为困难，目前应用较少。

Walker星座构型[4]以及基于覆盖带法(street of coverage，SOC)的近极轨道设计方法[6]是公认的实现大规模全球连续覆盖圆轨道卫星星座的解析设计方法，已被广泛运用到各种星座系统中。……