Quelque contribution à l'optimisation de constellations de satellites
Résumé
Half-way between optimization and astronautic, this research study deals with satellites constel- lations design problems. In order to find the required number of satellites and to correctly set their position, such are the technical challenges of this thesis. To minimise the cost and reduce the time such are the economical challenges the space industries are confronted in a daily manner. The major difficulties of these problems are the size and the characteristics of the search space The irregularity of the criterions The mathematical and physical heterogeneity of parameters forbids the use of classical algorithms The evaluation of a solution, which uses a time consuming evalua- tion without returning pertinent information about the good or bad properties of the constellations, forbid a massive exploration of the search space. From this constatation and several preliminary studies a new approach is born. Based on a better use of the simulation and on a simplification of the criterions, the algorithm is composed of several levels and uses different optimization techniques it integrates a knowledge database on the orbits and a numerical optimization process both orchestrated by a metaheuristic algorithm. This new approach tries to bypass the main drawbacks of the field with a decomposition of the problem.
A mi-chemin entre l optimisation et l astronautique ce travail de recherche s attaque au problème du design de constellations de satellites Déterminer le nombre de satellites nécessaires pour ré- pondre à un besoin et les positionner de manière correcte tels sont les enjeux techniques de cette thèse Minimiser les coûts et les délais tels sont les enjeux économiques auxquels est confronté le domaine spatial au quotidien Les difficultés majeures de ce problème sont d une part la taille et les caractéristiques de l espace de recherche; D autre part la non-régularité des critères utilisés et la nature mathématique et phy- sique hétérogène de l ensemble des paramètres (paramètres entiers et paramètres réels) interdisant l utilisation d algorithmes classiques; Enfin l évaluation des solutions qui met en oeuvre une simu- lation coûteuse en temps et en calculs sans retourner d information pertinente sur les bonnes ou mauvaises propriétés de la constellation évaluée interdit une exploration massive de l espace de recherche De ces constatations et de diverses études préliminaires est née une nouvelle approche Basé sur une meilleure exploitation de la simulation et sur une simplification des critères utilisés l algorithme composé de plusieurs niveaux met en oeuvre plusieurs techniques d optimisation En intégrant une base de connaissance sur les orbites et une méthode numérique de recherche d optimum le tout or- chestré par un algorithme métaheuristique cette nouvelle approche tente de résoudre les difficultés intrinsèques au domaine d application en décomposant le problème.