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基于卫星可靠度建立了星座系统可靠度模型，分析了星座构型、卫星的可靠度、备份卫星数目对星座系统可靠度的影响。通过分析备份卫星的可用性、卫星的固有可用度，提出了备份卫星轨道设计约束条件。基于平均修复时间建立了备份卫星重构控制模型，分析了备份卫星数目、备份卫星轨道、平均修复时间对备份卫星重构控制平均特征速度的影响。最后针对卫星星座对系统可靠度和平均修复时间的需求，提出了一套备份卫星子星座构型优化设计方法并给出了设计实例。