本发明涉及一种卫星轨道布局优化方法，属于卫星总体。
背景技术：
1、卫星具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等众多优点,是实现全球化和个人化的重要手段。随着卫星体系化加快，如何通过卫星轨道布局达到卫星系统能力有效利用成为值得研究分析的问题。
2、目前布局优化研究多集中于雷达、移动通信领域，部分研究中的评价方法更注重某单一指标的优化，难以兼顾系统多方面的性能指标，不能体现综合性能；部分研究中针对特定场景中的特定指标进行优化，而牺牲了常规性指标。卫星系统发射入轨即开始使用，为保证卫星系统使用效率，需要在经济性的条件下，常规应用与特定应用并重，因此轨位布局优化需要考虑常规应用与特定应用综合能力的最优。
技术实现思路
1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星轨道布局优化方法，可建立综合能力指标，并根据应用场景进行适应性扩展，具有较强适应性。
2、本发明的技术解决方案是：第一方面提供一种卫星轨道布局优化方法，包括如下步骤：
3、s0分析卫星实际应用需求，确定卫星部署轨道；
4、s1以随机数的方式，产生所有χ个备选轨位的三维坐标及步进速度，其中每个备选轨位的三维坐标表示为：xn,n＝1,2...,χ，备选轨位的步进速度表示为：vn,n＝1,2...,χ；
5、s2将每个备选轨位当前的三维坐标xn,n＝1,2...,χ初始化设定为该备选轨位的最优位置pbest_n,n＝1,2,...,χ，并将pbest_n中的最优位置记为全局最优轨位gbest；
6、s3计算每个备选轨位的总体能力评估值ftmp_n、当前备选轨位的最优位置pbest_n的总体能力评估值fbest_n、以及全局最优轨位gbest的总体能力评估值fbest_n；其中，总体能力评估值通过计算并整合轨位的通信能力指标、通信能力指标的加权值、以及轨道的卫星数量影响因子获得；
7、s4将每个备选轨位xn的总体能力评估值ftmp_n与其对应的备选轨位最优位置pbest_n的总体能力评估值fbest_n做比较，若ftmp_n＞fbest_n，则用该备选轨位xn更新该当前备选轨位的最优位置pbest_n；
8、s5使用当前备选轨位最优位置pbest_n的总体能力评估值fbest_n与全局最优轨位gbest的总体能力评估值fg做比较，如果fbest_n＞fg，则使用当前备选轨位最优位置pbest_n更新全局最优轨位gbest；
9、s6更新备选轨位的步进速度及三维坐标；
10、s7确认是否达到迭代次数上限，若达到上限，迭代结束；否则跳至步骤s3继续迭代；
11、s8最终将全局最优轨位gbest作为最终优化卫星轨位。
12、优选的，更新备选轨位的步进速度及三维坐标时，更新备选轨位步进速度的表达式为：
13、vn(t+1)＝vn(t)+c1r1(t)[pbest_n(t)-xn(t)]
14、+c2r2(t)[gbest(t)-xn(t)]
15、其中，c1，c2为学习因子，r1(t)，r2(t)为t时刻在[0,1]范围内的随机数；
16、更新备选轨位三维坐标的具体方法为：
17、xn(t+1)＝xn(t)+vn(t+1)。
18、优选的，步骤s3中计算总体能力评估值的方法为：
19、s1-1以卫星部署轨道的轨位为变量，从卫星通信网络覆盖能力、通信系统传输能力两方面建立通信能力指标，计算卫星部署轨道上具体轨位的通信能力指标值；
20、s1-2利用层次分析法计算通信能力指标值的加权值，由加权值乘以通信能力指标值求和获得通信能力评估值；
21、s1-3结合卫星部署轨道及对应轨道的卫星部署数量，利用影响因子生成方法，生成卫星部署轨道的卫星数量影响因子；
22、s1-4卫星部署轨道的卫星数量影响因子与具体轨位的通信能力评估值相乘得到该轨位的总体能力评估值。
23、优选的，通信能力指标值是轨位三维坐标的函数。
24、优选的，卫星通信网络覆盖能力包括：总体覆盖率，重点区域覆盖率；通信系统传输能力包括：传输时延、传输误码率、通信容量。
25、优选的，利用层次分析法得到通信能力指标值的加权值，具体过程为：
26、s3-1利用比例标度标记各个通信能力指标之间的重要程度值，组成对角线为1的判断矩阵；
27、s3-2求解判断矩阵最大特征根对应的特征向量；
28、s3-3对判断矩阵最大特征根对应的特征向量进行归一化获得通信能力指标值的加权值。
29、优选的，利用影响因子生成方法，生成卫星数量影响因子的步骤如下：
30、s4-1根据卫星部署轨道，生成对应价值基数；
31、s4-2将价值基数与对应轨道的卫星部署数量分别相乘，得到各轨道的总价值评估值；
32、s4-3取总价值评估值的倒数作为对应轨道的卫星数量影响因子。
33、第二方面，本发明提供一种卫星轨道布局优化系统，包括：参数计算模块和粒子群智能优化模块，具体为：
34、参数计算模块：分析卫星实际应用需求，确定卫星部署轨道后，以卫星部署轨道的轨位为变量，从卫星通信网络覆盖能力、通信系统传输能力两方面建立通信能力指标，计算卫星部署轨道上具体轨位的通信能力指标值；利用层次分析法计算通信能力指标值的加权值，由加权值乘以通信能力指标值求和获得通信能力评估值；结合卫星部署轨道及对应轨道的卫星部署数量，利用影响因子生成方法，生成卫星部署轨道的卫星数量影响因子，并利用卫星数量影响因子与具体轨位的通信能力评估值相乘得到该轨位的总体能力评估值；
35、粒子群智能优化模块：从参数计算模块获得具体轨位的总体能力评估值，使用粒子群智能优化方法，循环迭代查找全局最优轨位作为最终优化卫星轨位。
36、优选的，粒子群智能优化模块的优化计算流程为：
37、s9-1以随机数的方式，产生所有χ个备选轨位的三维坐标及步进速度，其中每个备选轨位的三维坐标表示为：xn,n＝1,2...,χ，备选轨位的步进速度表示为：vn,n＝1,2...χ；
38、s9-2将每个备选轨位当前的三维坐标xn,n＝1,2...,χ初始化设定为该备选轨位的最优位置pbest_n,n＝1,2,...,χ，并将pbest_n中的最优位置记为全局最优轨位gbest；
39、s9-3计算每个备选轨位的总体能力评估值ftmp_n、当前备选轨位的最优位置pbest_n的总体能力评估值fbest_n、以及全局最优轨位gbest的总体能力评估值fbest_n；其中，总体能力评估值通过计算并整合轨位的通信能力指标、通信能力指标的加权值、以及轨道的卫星数量影响因子获得；
40、s9-4将每个备选轨位xn的总体能力评估值ftmp_n与其对应的备选轨位最优位置pbest_n的总体能力评估值fbest_n做比较，若ftmp_n＞fbest_n，则用该备选轨位xn更新该当前备选轨位的最优位置pbest_n；
41、s9-5使用当前备选轨位最优位置pbest_n的总体能力评估值fbest_n与全局最优轨位gbest的总体能力评估值fg做比较，如果fbest_n＞fg，则使用当前备选轨位最优位置pbest_n更新全局最优轨位gbest；
42、s9-6更新备选轨位的步进速度及三维坐标；
43、s9-7确认是否达到迭代次数上限，若达到上限，迭代结束；否则跳至步骤s9-3继续迭代；
44、s9-8最终将全局最优轨位gbest作为最终优化卫星轨位。
45、优选的，更新备选轨位的步进速度及三维坐标时，更新备选轨位的步进速度的表达式为：
46、vn(t+1)＝vn(t)+c1r1(t)[pbest_n(t)-xn(t)]
47、+c2r2(t)[gbest(t)-xn(t)]
48、其中，c1，c2为学习因子，r1(t)，r2(t)为t时刻在[0,1]范围内的随机数；
49、更新备选轨位三维坐标的具体方法为：
50、xn(t+1)＝xn(t)+vn(t+1)。
51、本发明与现有技术相比具有如下优点：
52、本发明的方法面向天基卫星网络，考虑了常规应用与特定应用综合能力的最优，实现综合能力指标建立，并可根据应用场景进行适应性扩展，具有较强适应性。通过综合指标获得的评估值，作为优化依据，可获得最优体系性能的卫星轨道布局。
1.一种卫星轨道布局优化方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种卫星轨道布局优化方法，其特征在于：更新备选轨位的步进速度及三维坐标时，更新备选轨位步进速度的表达式为：
3.根据权利要求1所述一种卫星轨道布局优化方法，其特征在于：步骤s3中计算总体能力评估值的方法为：
4.根据权利要求3所述一种卫星轨道布局优化方法，其特征在于：通信能力指标值是轨位三维坐标的函数。
5.根据权利要求3所述一种卫星轨道布局优化方法，其特征在于：卫星通信网络覆盖能力包括：总体覆盖率，重点区域覆盖率；通信系统传输能力包括：传输时延、传输误码率、通信容量。
6.根据权利要求3所述一种卫星轨道布局优化方法，其特征在于：利用层次分析法得到通信能力指标值的加权值，具体过程为：
7.根据权利要求3所述一种卫星轨道布局优化方法，其特征在于：利用影响因子生成方法，生成卫星数量影响因子的步骤如下：
8.实现权利要求1所述卫星轨道布局优化方法的一种卫星轨道布局优化系统，其特征在于包括：参数计算模块和粒子群智能优化模块，具体为：
9.根据权利要求8所述的一种卫星轨道布局优化系统，其特征在于包括：粒子群智能优化模块的优化计算流程为：
10.根据权利要求9所述一种卫星轨道布局优化系统，其特征在于：更新备选轨位的步进速度及三维坐标时，更新备选轨位的步进速度的表达式为：
