定值的概率為縱坐標(biāo)，得到d2 = 0、1..D時(shí)，在各種選定星座等級(jí)下，星座可用度優(yōu)于設(shè)定值的概率隨總備份衛(wèi)星數(shù)量的變化曲線(xiàn)；
[0155]例如，設(shè)定的初始參數(shù)值為:總備份衛(wèi)星數(shù)量最大值Μ = 13 ;每種備份策略的仿真總次數(shù)為Β = 1000次；被仿真星座的軌道面數(shù)dl = 3 ;每個(gè)軌道面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)量最大值D=2 ；
[0156]首先，備份策略為:每個(gè)軌道面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)量d2 = 0，地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)為1 ;進(jìn)行1000次仿真，得到1000個(gè)星座狀態(tài)；然后通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，分別得到P2、P3和R0下，星座可用度優(yōu)于設(shè)定值95%的概率；
[0157]然后，d2 = 0，地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)為2 ;進(jìn)行1000次仿真，得到1000個(gè)星座狀態(tài)；然后通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，分別得到P2、P3和R0下，星座可用度優(yōu)于設(shè)定值95%的概率；依此類(lèi)推，直到d2 = 0，地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)為13時(shí)，分別得到P2、P3和R0下，星座可用度優(yōu)于設(shè)定值95%的概率；
[0158]然后，在d2 = 1時(shí)，地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)由0逐漸增加到10，也就是總備份衛(wèi)星數(shù)從3增加到13時(shí)，分別進(jìn)行1000次仿真，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，分別得到P2、P3和R0下，不同總地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)下，星座可用度優(yōu)于設(shè)定值95%的概率；
[0159]然后，在d2 = 2時(shí)，地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)由0逐漸增加到7，也就是總備份衛(wèi)星數(shù)從6增加到13時(shí)，分別進(jìn)行1000次仿真，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，分別得到P2、P3和R0下，不同總地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)下，星座可用度優(yōu)于設(shè)定值95%的概率；
[0160]將上述得到的概率值，將屬于同一選定等級(jí)且d2值相同的點(diǎn)連成曲線(xiàn)，即得到圖3所示的地面?zhèn)浞莺驮谲墏浞萸闆r下，星座可用度隨備份衛(wèi)星數(shù)目的變化曲線(xiàn)。
[0161]其中，曲線(xiàn)11、曲線(xiàn)12和曲線(xiàn)13對(duì)應(yīng)P3等級(jí)，并且，曲線(xiàn)11為P3等級(jí)下，僅采用地面?zhèn)浞莶呗韵拢玫降那€(xiàn)；曲線(xiàn)12為P3等級(jí)下，每個(gè)軌道面?zhèn)浞?顆在軌衛(wèi)星的策略下，得到的曲線(xiàn)；曲線(xiàn)13為P3等級(jí)下，每個(gè)軌道面?zhèn)浞?顆在軌衛(wèi)星的策略下，得到的曲線(xiàn).
[0162]曲線(xiàn)21、曲線(xiàn)22和曲線(xiàn)23對(duì)應(yīng)P2等級(jí)；并且，曲線(xiàn)21為P2等級(jí)下，僅采用地面?zhèn)浞莶呗韵拢玫降那€(xiàn)；曲線(xiàn)22為P2等級(jí)下，每個(gè)軌道面?zhèn)浞?顆在軌衛(wèi)星的策略下，得到的曲線(xiàn)；曲線(xiàn)23為P2等級(jí)下，每個(gè)軌道面?zhèn)浞?顆在軌衛(wèi)星的策略下，得到的曲線(xiàn)；
[0163]曲線(xiàn)31、曲線(xiàn)32和曲線(xiàn)33對(duì)應(yīng)R0等級(jí)；并且，曲線(xiàn)31為R0等級(jí)下，僅采用地面?zhèn)浞莶呗韵?，得到的曲線(xiàn)；曲線(xiàn)32為R0等級(jí)下，每個(gè)軌道面?zhèn)浞?顆在軌衛(wèi)星的策略下，得到的曲線(xiàn)；曲線(xiàn)33為R0等級(jí)下，每個(gè)軌道面?zhèn)浞?顆在軌衛(wèi)星的策略下，得到的曲線(xiàn)；
[0164]S5-9，對(duì)于每一種選定星座等級(jí)，對(duì)應(yīng)D+1條變化曲線(xiàn)，均采下以下分析方式:
[0165]設(shè)當(dāng)前被分析的選定星座等級(jí)為選定星座等級(jí)j ;
[0166]將S5.6得到的與選定星座等級(jí)j對(duì)應(yīng)的變化曲線(xiàn)，分別記為:變化曲線(xiàn)1、變化曲線(xiàn)2...變化曲線(xiàn)D+1 ；
[0167]將步驟2定義的與選定星座等級(jí)j對(duì)應(yīng)的可用度優(yōu)于設(shè)定值的概率要求，記為設(shè)計(jì)要求j ;
[0168]判斷變化曲線(xiàn)1、變化曲線(xiàn)2...變化曲線(xiàn)D+1中，是否存在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求j的變化曲線(xiàn)，如果不存在，則得出通過(guò)地面?zhèn)浞莺驮谲墏浞?，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求j的結(jié)論；然后執(zhí)行S5-10 ;如果存在，則將滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求j的變化曲線(xiàn)記為變化曲線(xiàn)k ;其中，k E (1、2…D+1);對(duì)于變化曲線(xiàn)k，查找到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求j的曲線(xiàn)段，該曲線(xiàn)段的最小縱坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值，即為至少需要備份的總衛(wèi)星數(shù)量P ;變化曲線(xiàn)k即為d2 = k對(duì)應(yīng)的變化曲線(xiàn)，則:k*dl值為在軌備份衛(wèi)星數(shù)量；地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)量=P_k*dl ；
[0169]繼續(xù)上例，參考圖3:
[0170](1)P3 等級(jí)
[0171]對(duì)于P3等級(jí)，共得到三條變化曲線(xiàn)，分別為曲線(xiàn)11、曲線(xiàn)12和曲線(xiàn)13;
[0172]P3等級(jí)的設(shè)計(jì)要求為:設(shè)計(jì)要求1:運(yùn)行期間星座P3可用度優(yōu)于95%的概率不低于 98% ；
[0173]則:總備份衛(wèi)星數(shù)目相同的條件下，星座的P3可用度大于95%的概率基本相當(dāng)。當(dāng)總備份衛(wèi)星數(shù)目為10時(shí)，三種備份方案下P3可用度大于95%的概率大于0.98，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求1 ;因此，得出結(jié)論:僅地面?zhèn)浞?0顆衛(wèi)星；或者，每個(gè)軌道面?zhèn)浞?顆在軌衛(wèi)星，即共布置3顆在軌衛(wèi)星，地面?zhèn)浞?顆衛(wèi)星；或者，每個(gè)軌道面?zhèn)浞?顆在軌衛(wèi)星，即共布置6顆在軌衛(wèi)星，地面?zhèn)浞?顆衛(wèi)星；這三種備份策略均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求1。
[0174](2)P2 等級(jí)
[0175]對(duì)于P2等級(jí)，共得到三條變化曲線(xiàn)，分別為曲線(xiàn)21、曲線(xiàn)22和曲線(xiàn)23 ；
[0176]P2等級(jí)的設(shè)計(jì)要求為:設(shè)計(jì)要求2:運(yùn)行期間星座P2可用度優(yōu)于95%的概率不低于 90% ；
[0177]則:對(duì)于P2等級(jí)，即使不考慮總備份衛(wèi)星數(shù)目限制，P2可用度大于95%的概率也僅為0.75，因此，僅地面?zhèn)浞轃o(wú)法滿(mǎn)足要求。而采用在軌備份方案，每個(gè)軌道面布置1顆衛(wèi)星和每個(gè)軌道面布置2顆衛(wèi)星時(shí)，在總備份衛(wèi)星數(shù)目相同的條件下，可用度基本相當(dāng)，每個(gè)軌道面布置1顆衛(wèi)星的情況略占優(yōu)。如果需要滿(mǎn)足P2可用度大于95%的概率大于0.9，每個(gè)軌道面布置1顆衛(wèi)星情況下，總備份衛(wèi)星數(shù)目為10，即:地面?zhèn)浞?顆，在軌備份3顆；每個(gè)軌道面布置2顆衛(wèi)星情況下，總備份衛(wèi)星數(shù)目為11，即:地面?zhèn)浞?顆，在軌備份6顆。
[0178](3) R0 等級(jí)
[0179]對(duì)于R0等級(jí)，共得到三條變化曲線(xiàn)，分別為曲線(xiàn)31、曲線(xiàn)32和曲線(xiàn)33 ；
[0180]R0等級(jí)的設(shè)計(jì)要求為:設(shè)計(jì)要求3:運(yùn)行期間星座R0可用度優(yōu)于95%的概率不低于 70%。
[0181]對(duì)于R0可用度其優(yōu)于95%的概率在dl = 1和dl = 2情況下均不高，即使不考慮總備份衛(wèi)星數(shù)目限制，兩種方式下R0可用度優(yōu)于95%的概率分別為0.522和0.696?？紤]到R0可用是一種較為嚴(yán)格的要求，R0可用度代表滿(mǎn)星座運(yùn)行，星座冗余較大，因此建議對(duì)R0可用度的要求應(yīng)適當(dāng)放松。
[0182]雖然dl = 2情況下，R0可用度高于95%的概率比dl = 1情況下稍高。但還是建議選擇dl = 1方案，即各軌道面均在軌備份1顆。主要考慮如下:(1)雖然R0可用度高于95%的概率有所提高，但總體上R0可用度均值，二者沒(méi)有區(qū)別，且R0可用度要求冗余較大，設(shè)計(jì)要求3可以適度放寬，因此dl = 2方案并無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)；(2) dl = 2方案下，P2可用度要稍差一些；(3)dl = 1方案更多的備份衛(wèi)星放在地面，在實(shí)施時(shí)更為靈活。
[0183]S5-10，分析變化曲線(xiàn)1、變化曲線(xiàn)2…變化曲線(xiàn)D+1與設(shè)計(jì)要求j的綜合偏離情況，對(duì)設(shè)計(jì)要求j中的可用度優(yōu)于設(shè)定值的概率要求進(jìn)行調(diào)整，得到一個(gè)新的設(shè)計(jì)要求j ;然后通過(guò)分析變化曲線(xiàn)1、變化曲線(xiàn)2...變化曲線(xiàn)D+1，得到符合該新的設(shè)計(jì)要求j的至少需要備份的總衛(wèi)星數(shù)量、在軌備份衛(wèi)星數(shù)量和地面?zhèn)浞菪l(wèi)星數(shù)量。
[0184]需要說(shuō)明的是，無(wú)論采用何種備份策略，隨著總備份衛(wèi)星數(shù)目的增加，星座的可用度會(huì)隨之增大。但這個(gè)增大不是線(xiàn)性的，存在一個(gè)總備份衛(wèi)星數(shù)目H，當(dāng)備份衛(wèi)星數(shù)目大于該值后，再繼續(xù)增大總備份衛(wèi)星數(shù)目所起的作用就不明顯了。這一特點(diǎn)可以作為選擇備份衛(wèi)星數(shù)目的依據(jù)。由圖3可以看出，對(duì)于P3等級(jí)，H= 10，對(duì)于P2等級(jí)，H= 11，對(duì)于R0等級(jí)，Η = 12。
[0185]步驟6:當(dāng)給出在軌備份衛(wèi)星數(shù)目之后，還進(jìn)行在軌備份軌道選擇和設(shè)計(jì)的步驟，即:
[0186]確定在軌備份軌道高度；該在軌備份軌道高度為工作軌道高度；或者，與工作軌道高度有一定偏差的停泊軌道。
[0187]具體根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需求，確定合適的在軌備份軌道高度:
[0188]如果在軌備份衛(wèi)星選擇工作軌道高度，在衛(wèi)星故障時(shí)，僅需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的相位調(diào)整就可以替換故障衛(wèi)星，通常備份衛(wèi)星軌位選擇為軌道面中失效概率最大的衛(wèi)星附近，偏向失效概率次大的衛(wèi)星方向，這種部署方式可以有效提升星座服務(wù)性能。
[0189]如果選擇與工作軌道高度有一定偏差的停泊軌道，要實(shí)現(xiàn)對(duì)故障衛(wèi)星的替換，備份衛(wèi)星必須完成軌道面的調(diào)整、相位調(diào)整和軌道高度的提升三個(gè)步驟，需要較長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)時(shí)間，對(duì)星座性能增強(qiáng)的效果略差。
[0190]綜上所述，本發(fā)明提供的導(dǎo)航星座備份方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0191](1)采用了面向?qū)ο蟮碾S機(jī)petri網(wǎng)的分析模型，模擬真實(shí)星座中星座狀態(tài)隨時(shí)間的演變過(guò)程中的隨機(jī)性事件，例如衛(wèi)星操作維持平均間隔、衛(wèi)星操作維持平均持續(xù)時(shí)間、可恢復(fù)故障平均間隔、可恢復(fù)故障平均修復(fù)時(shí)間，可以使制定的星座備份策略更加貼近設(shè)計(jì)要求；
[0192](2)根據(jù)星座等級(jí)，定義了星座備份方案設(shè)計(jì)要求，用戶(hù)可以根據(jù)星座可用度的統(tǒng)計(jì)值，靈活地選擇地面?zhèn)浞莺驮谲墏浞莸男l(wèi)星數(shù)目；
[0193](3)本發(fā)明給出了在軌備份軌道選擇的方式，用戶(hù)可以根據(jù)需求，靈活選用在