赤道月球空间 situational awareness 星座设计与规划：面向设施位置问题
最优化与控制
2025-08-27 v4
摘要
随着对赤道月球空间专用基础设施日益关注，本文考虑赤道月球空间 situational awareness（CSSA）的卫星星座设计问题。我们提出了基于混合整数线性规划（MILP）的公式化方法，同时处理CSSA周围的星座设计和传感器任务分配子问题。我们的方案生成考虑观察员视场的覆盖星座设计。我们提出了时间扩展 p-中位数问题（TE-p-MP），其考虑将p个太空观测站 optimally 放置在沿 libration point 轨道的离散位置上，同时考虑观测站指向方向在离散时间上的最优安排。我们进一步开发了一种拉格朗日方法，用于TE-p-MP，其中推导了具有解析解的松弛问题，并设计了利用候选观测站位置轨道结构的定制启发式方法。通过针对CSSA星座监测赤道月球“Shame Cone”以及位于地月L2颈部的低能转移所处的周期性时变穿越窗口的多个案例研究，展示了所提出公式化方法的性能。所提出的问题公式化以及拉格南方法被证明能够快速评估接近最优的CSSA星座，为决策者提供了探索设计权衡空间的关键技术。
引用
@article{arxiv.2408.06238,
title = {Cislunar Space Situational Awareness Constellation Design and Planning with Facility Location Problem},
author = {Yuri Shimane and Kento Tomita and Koki Ho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.06238},
year = {2025}
}