空间引力波探测航天器光学测距噪声链路指标优化

方子若; 朱振才; 蔡志鸣; 李华旺; 刘野; 汤宁标; 侍行剑

doi:10.37188/CO.2024-0185

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空间引力波探测航天器光学测距噪声链路指标优化

doi: 10.37188/CO.2024-0185

1.
中国科学院微小卫星创新研究院科学卫星总体研究所
2.
中国科学院微小卫星创新研究院
3.
上海市浦东新区雪洋路1号

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出版历程
- 收稿日期: 2024-10-08
- 修回日期: 2024-12-10
- 录用日期: 2024-12-24
- 网络出版日期: 2025-01-22

空间引力波探测航天器光学测距噪声链路指标优化

摘要

摘要: 为满足空间引力波探测皮米级测距精度的需求，本文提出了一种星间光学测距噪声链路指标优化方法。该方法通过对设计参数指标进行优化，在确保星间测距精度的同时提高航天器设计方案的技术可行性。首先，明确优化问题的设计参数及目标函数，结合Sobol敏感性分析有效识别出关键参数。随后，采用非支配排序遗传算法(NSGAII)对优化问题进行求解，从帕累托解集中筛选出符合需求的最优方案。在此基础上，确定各参数的设计指标并初步构建指标树。通过仿真实验验证了方法的可行性，结果表明：遵循本文方法优化噪声链路指标，能够在满足8 pm/√Hz光学测距噪声要求的同时，获得技术可行性最高的设计方案。本研究为后续航天器设计阶段指标体系的构建提供了有效的参考框架与思路，具有良好的适用性，为未来的引力波探测任务奠定了基础。

Abstract: 为满足空间引力波探测皮米级测距精度的需求，本文提出了一种星间光学测距噪声链路指标优化方法。该方法通过对设计参数指标进行优化，在确保星间测距精度的同时提高航天器设计方案的技术可行性。首先，明确优化问题的设计参数及目标函数，结合Sobol敏感性分析有效识别出关键参数。随后，采用非支配排序遗传算法(NSGAII)对优化问题进行求解，从帕累托解集中筛选出符合需求的最优方案。在此基础上，确定各参数的设计指标并初步构建指标树。通过仿真实验验证了方法的可行性，结果表明：遵循本文方法优化噪声链路指标，能够在满足8 pm/√Hz光学测距噪声要求的同时，获得技术可行性最高的设计方案。本研究为后续航天器设计阶段指标体系的构建提供了有效的参考框架与思路，具有良好的适用性，为未来的引力波探测任务奠定了基础。