A Multi-Objective Optimization Approach to Balancing Trade-Offs in Regional LEO Satellite Link Design for the New Space Era

Resum

Aquest estudi va determinar amb èxit els paràmetres de disseny òptims per a un sistema regional de satèl·lits en Òrbita Terrestre Baixa (LEO) dedicat a la transmissió de dades d'Observació de la Terra (EO) de manera rendible. Mitjançant l'ús d'un marc d'optimització multiobjectiu, vam explorar els compromisos entre eficiència econòmica, comunicació fiable i capacitat de transmissió de dades. Els fronts de Pareto resultants proporcionen idees valuoses sobre les configuracions de satèl·lits més efectives per a diversos escenaris regionals. Conclusions Clau: Efectivitat de l'Optimització Multiobjectiu: L'algoritme NSGA-II va identificar de manera efectiva vectors de disseny que equilibraven els paràmetres orbitals i les especificacions tècniques, aconseguint configuracions òptimes de satèl·lits que simultàniament assolien eficiència econòmica, QoS i capacitat. Solucions Rendibles i Eficients: Les òrbites a altituds més baixes amb un major nombre de satèl·lits ofereixen una solució més rendible i eficient, proporcionant un QoS suficient i capacitat de dades mentre es redueixen els costos de llançament. Rendiment d'OPT vs. RF: Tot i que els sistemes OPT són lleugerament més cars, ofereixen una capacitat de transmissió de dades i una eficiència energètica significativament superiors. L'OPT és especialment adequat per a regions amb condicions meteorològiques favorables, com l'Uzbekistan, on les altes taxes de transferència de dades i l'eficiència energètica són essencials per a aplicacions com l'agricultura. Optimització Regional: La tria entre OPT i RF depèn de les condicions atmosfèriques regionals. L'OPT és menys adequat per a regions amb condicions meteorològiques desafiants, com Catalunya, on la RF ofereix més resistència a condicions adverses. Col·laboració Transfronterera: Compartir recursos terrestres, com les estacions d'observació terrestre, entre països presenta oportunitats per optimitzar les operacions satèl·lites. Això podria beneficiar regions amb condicions meteorològiques menys favorables. Compliment dels Objectius de Recerca i Preguntes: L'estudi va abordar amb èxit els objectius esmentats al Capítol 1 i les preguntes de recerca plantejades al començament. En concret: * Va identificar configuracions de satèl·lits que minimitzen els costos mentre mantenen un rendiment satisfactori. * Va maximitzar el marge d'enllaç per garantir una comunicació robusta i fiable. * Va aconseguir la capacitat de transmissió de dades requerida, especialment mitjançant l'ús de la tecnologia OPT. * Va determinar els paràmetres orbitals òptims, el nombre de satèl·lits i les especificacions adequades. Conclusió: Aquest estudi subratlla la importància d'equilibrar els paràmetres orbitals, el nombre de satèl·lits i la tecnologia de comunicació per optimitzar el rendiment en mètriques econòmiques, tècniques i operatives. Els resultats demostren que configuracions de satèl·lits seleccionades amb cura poden proporcionar solucions efectives en diverses regions geogràfiques, reforçant la robustesa del marc proposat. Aquestes idees ofereixen una valuosa guia per desenvolupar serveis regionals de satèl·lits escalables i rendibles.

Data del Ajut	19 de nov. 2024
Idioma original	Anglès
Supervisor	Maria Angeles Vazquez Castro (Director/a)