基于马尔可夫链的大规模卫星星座双供给通道下的节省策略
最优化与控制
2026-05-21 v1
摘要
本文提出了一种基于马尔可夫链的方法，用于大规模卫星星座在双供给通道下的混合备份管理架构的早期阶段分析与设计。该混合策略结合了两种通道：一种是通过重型运载火箭在停靠轨道储存备份部件，再转运至星座平面（间接通道）；另一种是使用小型运载火箭将备份部件直接送达星座平面内轨道（直接通道）。为评估此类运作概念的长期可行性，卫星故障与补给过程被建模为马尔可夫链：间接通道遵循周期性审查再订购点/订购量政策，而直接通道采用标准再订购点/订购量政策。这些耦合链通过固定点迭代在右升交叉点循环周期内产生周期稳态，稳态分布提供严谨的成本与韧性指标。通过直接建模由轨道力学支配的随机、多层次动态，本框架避免了先前研究中的聚合假设，适用范围更广。我们还引入一种近似分析，保留延迟统计特性，显著降低模型规模。基于此快速而准确的分析，我们构建成本最小化问题并加入韧性约束，通过遗传算法求解。该框架具有通用性，优化过程自主选择首选路径及其角色。案例研究表明，该分析方法通过蒙特卡罗模拟验证了其有效性，展示了混合策略在特定条件下优于纯策略的实际价值。
引用
@article{arxiv.2605.20875,
title = {Spare Strategy for Large-Scale Satellite Constellations Under Dual Resupply Channels Using Markov Chain},
author = {Seungyeop Han and Shoji Yoshikawa and Takumi Noro and Takumi Suda and Koki Ho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.20875},
year = {2026}
}