Journal of Space Science and Technology

Journal of Space Science and Technology

Regional Navigation Satellite Constellation Design with Operational Time Constraints and Consideration of National Technological Capabilities

Document Type : Original Research Paper

Authors
1 Aerospace faculty, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Faculty of Aerospace, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
10.22034/jsst.2026.1605
Abstract
Regional satellite navigation and positioning systems are increasingly important for achieving strategic autonomy and reducing infrastructure costs. This study investigates the design of a small, low-cost low Earth orbit (LEO) satellite constellation to provide navigation services over Iran. To reduce the number of required satellites, a limited operational-time concept is introduced. Accordingly, acceptable navigation performance, assessed using the Geometric Dilution of Precision (GDOP) criterion, is required for a cumulative period of one hour per day rather than continuous full-day coverage. In addition to reducing constellation size, this approach can provide an interim navigation service while larger constellations are being deployed. It may also serve as a testbed for evaluating regional navigation concepts before implementation of a full-scale system. To ensure feasibility, constraints associated with domestic launch vehicle capabilities, launch-vehicle performance limitations, and available launch windows are incorporated into the design process. First, previous studies on regional navigation constellations are reviewed. The recent development of this research field indicates a growing need for regional navigation systems, particularly LEO-based architectures. After defining the design problem and the relevant concepts, an initial orbit is selected according to the specified constraints. Sensitivity analyses are then performed for the remaining orbital and constellation design variables to identify suitable configurations. Finally, a genetic algorithm is used to optimize the constellation. The resulting design consists of two orbital planes, each containing five satellites, and is compared with the configuration obtained through sensitivity analysis
Keywords
Subjects

Article Title Persian

امیرمحمد حسینی، مهدی جعفری، امیرحسین آدمی، میثم دلالت

Authors Persian

َامیرمحمد حسینی 1
مهدی جعفری 2
امیرحسین آدمی 2
میثم دلالت 2
1 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
Abstract Persian

سامانه‌های ناوبری و موقعیت‌یابی ماهواره‌ای به‌ویژه در سطح منطقه‌ای، برای تحقق استقلال راهبردی و کاهش هزینه‌های زیرساختی اهمیت فزاینده‌ای یافته‌اند این پژوهش به دنبال طراحی منظومه‌ای کوچک و ارزان با ماموریت ناوبری برای منطقه‌ی ایران و در مدار نزدیک زمین است. برای کوچک سازی منظومه، ایده‌ی محدود شدن زمان کارکرد به مسئله اضافه شد که به معنای عملکرد مناسب ناوبری با معیار ضریب تعدیل دقت هندسی در مجموعاً یک ساعت از شبانه روز است. نوآوریِ محدود بودن زمان کارکرد، علاوه بر کوچک کردن منظومه می‌تواند در زمانی که منظومه‌های بزرگ‌تر در حال تکمیل هستند به کار رفته و تا تکمیل آنها ماموریت را ممکن سازد و به عنوان سکوی آزمون منظومه ناوبری استفاده گردند. همچنین برای اجرایی بودن پژوهش قید استفاده از توانمندی ماهواره‌بر داخلی و محدودیت‌های آن و پنجره پرتاب نیز درنظر گرفته شده است. ابتدا پژوهش‌هایی که در زمینه منظومه‌های ناوبری منطقه‌ای است مورد بررسی قرار گرفت که جدید بودن مطالعات نشان دهنده نیازمندی به این منظومه‌ها به ویژه در مدارهای نزدیک به زمین است. پس از تعریف دقیق مسئله و مفاهیم لازم، با توجه به قیود مطرح شده مدار اولیه طراحی شده و براساس آن آنالیز حساسیت بر روی معیارهای باقی مانده برای طراحی مدار و منظومه انجام شد تا سعی شود منظومه‌ای طراحی شود. سپس بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک روی مسئله زده شد و منظومه حاصل که شامل 5 ماهواره در هر صفحه و 2 صفحه مداری است با منظومه حاصل از تحلیل حساسیت مقایسه شد.

Keywords Persian

منظومه ناوبری
ناوبری منطقه‌ای
ضریب تعدیل دقت هندسی
ناوبری محدود زمانی فضایی
منظومه منطقه ای
بهینه سازی منظومه

Articles in Press, Accepted Manuscript
Available Online from 06 October 2026

  • Receive Date 02 November 2025
  • Revise Date 09 September 2026
  • Accept Date 14 September 2026
  • First Publish Date 06 October 2026