文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
面向对地观测卫星系统顶层设计的试验设计方法研究
姓名:荆显荣
申请学位级别:硕士
专业:管理科学与工程
指导教师:陈英武
2010-12
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
摘要
对地观测卫星系统(Earth Observation Satellite System,简称 EOSS)是获取太空
信息的主要渠道,在军事活动和国民经济建设中发挥着日益重要的作用。随着我<br也在日益增加。因此,在卫星的概
念设计阶段就应合理设计卫星的轨道和载荷,以实现对地观测卫星系统的观测效
能的最大化。
卫星的轨道参数和关键载荷参数与观测效能之间没有解析的表达式,这给卫
星系统的设计者带来了很大的麻烦,借助于仿真优化的思路可以很好地解决该问
题。试验设计是仿真优化的一个模块,一方面提供对地观测卫星系统设计空间有
代表性的设计点,以便减少仿真实验的次数,另一方面可以提高试验点和观测效
能之间的观测效能近似模型的求解精度。对地观测卫星系统的设计空间涉及变量
众多,且变量取值范围很大,且变量对观测效能的影响不明确,试验设计方法很
适合该问题的研究。
本文以重点战略区域目标、应急任务和国土普查等观测需求作为任务,将其
转化为对地观测卫星系统的可以量化的指标集。分析总结了对地观测卫星系统的
设计因素集,主要包括轨道因素和关键载荷因素,并将轨道摄动等噪声因素考虑
进来。在此基础上,建立了面向对地观测卫星系统顶层设计的试验设计框架。
在优化设计初期,利用正交设计生成对地观测卫星的方案,经过 STK 仿真后,
对试验结果利用极差分析和逐步回归技术进行敏感性分析,缩小设计空间,并得
到因素的影响程度排序;在优化设计中期,在初期分析结果的基础上,利用均匀
设计和拉丁方设计生成对地观测卫星系统的设计方案,为仿真优化提供较好的输
入;在优化设计后期,考虑轨道摄动等噪声因素的影响,对得到较好的设计方案
进行稳健设计,使对地观测卫星系统的设计方案的稳健性也较好。

关键词:对地观测卫星系统,试验设计,正交设计,均匀设计,拉丁方设计、
稳健设计

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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
ABSTRACT
Earth Observation Satellite System is the main source of obtaining spacial
information and is playing more and more important role in the military activities and
economic the level of the economy and technology is developing fastly,
the number of the satellites is increasely greatly and the function of the satellite is
ing strong than before. Therefore, in the conceptual design stage of the satellite,it
is wise to design the configuration of the orbit and it can maximize the
efficiecy of the EOSS.
There is no analytical expression between the imaging capability and satellite
system’s structure, this problem must be solved by optimization
supplies good ideas to tackle this problem,experiment design is an essential module of
simulation the one hand, it supplies good presentive points in the
design space and decreases the times of the simulation the other
hand,good experimental design can improve