[发明专利]基于纬度幅角补偿的干涉测量星座初值迭代优化方法

说明书

本发明公开的基于纬度幅角补偿的干涉测量星座初值迭代优化方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：建立干涉测量星座构型，并求解干涉测量星座构型的纬度幅角偏差与呼吸角之间的关系。根据已变形构型的形状推导纬度幅角的偏差量；根据平均化方法将构型参数的方差作为补偿量加入纬度幅角平均偏差；推导以纬度幅角平均偏差为梯度的初始状态迭代方法；迭代得到具备较强稳定性的星座构型初值，实现长期受到复杂摄动影响的干涉测量星座的初值高效优化。本发明具有优化效率高、优化后结果对应的初值构型稳定性好、应用范围广的优点，能够应用于后续干涉测量星座数值优化，减少干涉测量星座数值优化搜索范围，显著提高干涉测量星座数值优化效率。

技术领域

本发明涉及一种基于纬度幅角补偿的干涉测量星座初值迭代优化方法，尤其适用于受到多种摄动影响，并且对几何稳定性要求极高的地心多星干涉测量星座标称初值的初步稳定性优化，属于航空航天技术领域。

背景技术

星座广泛应用于导航、通信、监测等，近年来提出的空间引力波探测任务也可通过地心高轨部署三角星座进行干涉测量来实现。对于十分关注星座本身稳定性的任务，如空间引力波干涉测量任务，直接采用传统的智能优化方法从标称值进行盲目优化，对于这种长任务周期和高动力学精度要求的星座优化效率很低。如何通过解析或者半解析手段快速得到具备一定稳定性的构型初值，从而作为高精度数值优化的初值进行小范围搜索得到高稳定性的解，这是一个难题。

在已发展的关于干涉测量星座初值优化先技术[1](参见Ye B B,Zhang X,Zhou MY,et al.Optimizing orbits for TianQin[J].International Journal of ModernPhysics D,2019,28(09):1950121.)提出针对地心干涉测量星座的初值优化方法，其提出的半解析迭代优化方法能够解决干涉测量星座稳定性的初值初步优化问题，但是其以平均半长轴为指标进行迭代得到的初值稳定性较低，导致后续的智能优化计算量偏大，效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于纬度幅角补偿的干涉测量星座初值迭代优化方法，根据已变形构型的形状推导纬度幅角的偏差量；根据平均化方法将构型参数的方差作为补偿量加入纬度幅角平均偏差；进一步推导以纬度幅角平均偏差为梯度的初始状态迭代方法；进行迭代得到具备较强稳定性的星座构型初值，实现长期受到复杂摄动影响的干涉测量星座的初值高效优化。本发明具有优化效率高、优化后结果对应的初值构型稳定性好、应用范围广的优点，能够应用于后续干涉测量星座数值优化，减少干涉测量星座数值优化搜索范围，显著提高干涉测量星座数值优化效率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的基于纬度幅角补偿的干涉测量星座初值迭代优化方法，建立干涉测量星座构型，并求解干涉测量星座构型的纬度幅角偏差与呼吸角之间的关系，利用所述纬度幅角偏差与呼吸角之间的关系描述星座的变形程度；基于平均化方法，将任务周期内呼吸角的标准差作为补偿量，求解平均纬度幅角偏差，根据所述平均纬度幅角偏差描述干涉测量星座的平均变形程度；基于开普勒方程建立位于小偏心率轨道上探测器的位置和速度微分关系，作为后续步骤初值迭代优化的依据；设定调整时长，建立干涉测量星座中每个探测器初始位置矢量和速度矢量的迭代优化方程；设定干涉测量星座最大呼吸角变化量的收敛精度，经过迭代优化所述迭代优化方程得到收敛的优化解，即迭代得到具备较强稳定性的星座构型初值，实现长期受到复杂摄动影响的干涉测量星座的初值高效优化。

本发明公开的基于纬度幅角补偿的干涉测量星座初值迭代优化方法，包括如下步骤：

步骤一：建立干涉测量星座构型，并求解干涉测量星座构型的纬度幅角偏差与呼吸角之间的关系，利用所述纬度幅角偏差与呼吸角之间的关系描述星座的变形程度。