Page 64 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第9期

第 50 卷 第 9 期 武 汉 大 学 学 报（ 信 息 科 学 版 ） Vol.50 No.9
2025 年 9 月 Geomatics and Information Science of Wuhan University Sept. 2025

引文格式：王楠,孙乐园,丁前程，等 . 兼顾测距和通信需求的导航星座激光星间链路规划[J]. 武汉大学学报（信息科学版）,
2025,50(9):1792-1801.DOI:10.13203/j.whugis20240471
Citation：WANG Nan,SUN Leyuan,DING Qiancheng,et al.Laser Link Assignment of Navigation Satellite Constellations Con⁃
sidering Inter-satellite Ranging and Communication[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2025, 50(9):
1792-1801.DOI:10.13203/j.whugis20240471

兼顾测距和通信需求的导航星座激光星间

链路规划

王 楠 孙乐园 丁前程 卢征凯 方元坤 黄文德 4
3
1
1
2
2
1 国防科技大学智能科学学院，湖南 长沙，410073
2 西昌卫星发射中心，海南 海口，570100
3 西安交通大学电子与信息学部，陕西 西安，710049
4 深圳市北斗天宇科技有限公司，广东 深圳，518000
摘 要：为在星间可见性、星上激光终端数量及链路体制约束下，实现导航星座基于激光链路的星间高效测距和与地面
站通信，建立了导航星座稳态激光星间链路多目标规划模型，提出了基于第二代非支配排序遗传算法（non-dominated
sorting genetic algorithms-II，NSGA-II）的链路拓扑多目标优化算法。在稳态优化模型中引入过渡态拓扑边连通度约束，
在保证稳态测距和通信性能的同时，实现了过渡态激光链路整网连通，并进行了全球导航星座激光星间链路规划仿真。
仿真结果表明，NSGA-II 生成的拓扑最优解集能够支配多目标模拟退火算法生成的最优解；各链路周期 NSGA-II 综合最
优解对应的激光链路拓扑，稳态测距几何精度因子为 1.9~3.2，通信时延为 0.14~0.34 s，过渡态通信时延为 0.14~0.43 s。
所提出的激光链路规划方法能够实现链路稳态下的星间高效测距和通信，同时保证链路过渡态下的星座整网连通和对
地通信。
关键词：导航卫星星座；激光星间链路；测距与通信；边连通度；第二代非支配排序遗传算法
中图分类号：P228 文献标识码：A 收稿日期：2025⁃04⁃11
DOI：10.13203/j.whugis20240471 文章编号：1671⁃8860（2025）09⁃1792⁃10
Laser Link Assignment of Navigation Satellite Constellations Considering
Inter-satellite Ranging and Communication

1
3
2
WANG Nan SUN Leyuan DING Qiancheng LU Zhengkai FANG Yuankun HUANG Wende 4
2
1
1 College of Intelligence Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Xichang Satellite Launch Center, Haikou 570100, China
3 Faculty of Electronic and Information Engineering, Xian Jiaotong University, Xian 710049, China
4 BeiDou Tianyu Technology Co. Ltd, Shenzhen 518000, China
Abstract： Objectives: Laser inter-satellite link (LISL) of the navigation constellation has been assigned
with constraints of the inter-satellite visibility, the number of laser terminals and the link system to realize
efficient inter-satellite ranging and communication with ground stations. Methods: According to the laser
link system, each link period includes two states, transition state and steady state. The transition state com⁃
pletes the link switching and reconstruction, and maintaines a static link topology when entering the steady
state. Based on the static processing, a multi-objective assignment model of steady-state LISL of naviga⁃
tion constellations is established. A multi-objective optimization algorithm for link topology based on non-
dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II) is proposed. By introducing the edge connectivity con⁃
straint of the transition topology into the steady-state optimization model, the whole network connectivity

基金项目：南宁市优秀青年科技创新创业人才培育项目（RC20210102）。
第一作者：王楠，博士，副研究员，主要从事人工智能与智能优化研究工作。acnwang@aliyun.com
通信作者：孙乐园，博士，工程师。sly_nudt@163.com