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掩星探测技术是利用安装在低轨道卫星上的双频GNSS（Global Navigation Satellite System）无码接收机接收GNSS信息（现阶段是GPS信号，以后可能是Galileo信号或者二代导航信号），观测穿过地球大气和电离层的GNSS信号特征，通过数字技术反演大气参数（大气折射率，大气密度，大气湿度，压力和温度垂直廓线等）和电离层参数（电离层电子密度，电离层闪烁）的技术。本论文的主要工作是在考虑LEO和GPS卫星几何关系以及GPS接收天线视场的条件下，讨论卫星运动的各个轨道参数，如轨道高度（Altitude）、轨道倾角（Inclination）、升交点赤经（RAAN）、近地点幅角（Argument of Perigee）等对全球掩星事件次数以及时空分布的影响、分析中性大气层和电离层内发生掩星事件的差异、评价GPS接收天线视场对全球掩星事件发生次数和变化趋势的影响、以及诸如太阳同步轨道（Sun-Synchronous Orbit）和回归轨道（Repeatable Orbit）等典型轨道的相应结果。本文基于J2项摄动理论和24星GPS星座构造掩星探测星座的数学模型，采用变量分离法逐个讨论卫星轨道参数对掩星事件数量以及时空分辨率的影响，并根据上述分析结果进一步使用遗传算法对卫星的轨道参数以及星座构形进行优化设计，最终给出可供参考的较优星座构形结论。根据所得出的优化构形结论，本文针对“北斗二代”导航卫星星座的构形参数、对掩星探测系统二代导航卫星星座的可见性进行了特性分析，最终得到了全球掩星次数、区域掩星次数、全球掩星的地理分布、沿经度分布以及沿纬度分布等的特性分析结果。该结果为掩星探测系统卫星星座的应用提供了可靠的依据。