引言
人造地球卫星是人工研制和发射到运行轨道上的一种空间飞行器（或航天器），是按照人的意志、为了人们的某种目的沿轨道运行的特殊天体。其中，人造地球卫星的运行轨道直接决定了空间任务的观测几何、运行环境，往往也决定了有效载荷的性能。所以，为了实现特定的空间任务目标，人们通常结合人造卫星的一阶运动理论，根据其任务和应用要求来选择轨道。
目前，国内对地观测多采用太阳同步轨道，该轨道虽然具备覆盖范围广，能保证卫星每天在特定时刻飞临指定区域等优点，但该轨道倾角较高，对区域目标的覆盖效率较低[1-4]。近年来，伴随着航天科技的高速发展，用户对卫星的对地观测活动提出了快速响应和实时等高时间分辨率的应用需求。特别是多个区域爆发突发事件可能性不断增加的前提下，需要在冲突发生后快速、准确地获取信息，实现对可能爆发的突发事件的快速响应。在此背景下，根据任务需求适时发射低倾角轨道卫星，是一种经济、有效的应对途径[5-7]。
低倾角卫星轨道要求单颗卫星的星下点能够实现周期性的重复，从而保证在某天的固定时段或者全天候对特定区域进行连续覆盖，覆盖能力是评价该类轨道卫星性能的重要指标[8-11]。卫星对特定区域的覆盖能力模型受到卫星性能、成像角度、光照条件、目标状态等诸多因素影响，是一个非常复杂的模型。
在研究该类卫星轨道问题时，美国AGI公司推出的卫星工具包（Satellite Tool Kit，STK）是支持航空航天任务全过程仿真的非常有效的工具，它可提供逼真的三维可视化动态场景、精确的图表、报告等多种仿真分析结果，对于卫星的态势评估、覆盖分析、打击效果评估等方面有着广泛应用；MATLAB是当前工程应用和科学计算领域最先进的计算分析软件，它提供了许多研究分析模块和高级数学计算功能，能显著增强STK软件的计算分析能力，大大拓展了STK的应用领域。
针对低倾角卫星轨道的设计要求，本文在构造好轨道优化模型的基础上，互联STK和MATLAB[12-14]，充分利用STK的覆盖分析能力和MATLAB的遗传算法（GA）工具箱，优化设计出符合模型需求的最优解。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性，并为其他复杂STK场景建模的任务提供了参考。
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作者信息：
赵文策，舒传华，王盛玺
（太原卫星发射中心技术部，山西 太原 030027）
