[发明专利]卫星集群分布式控制方法和装置

说明书

本发明涉及航天技术领域，提供一种卫星集群分布式控制方法和装置，包括：初始化目标卫星的轨道参数、每个空间碎片的位置参数以及所述卫星集群中每个卫星的位置参数；根据所述轨道参数、每个所述空间碎片的位置参数以及每个所述卫星的位置参数，将所述卫星集群映射为鸽群群集，并根据所述鸽群群集判定鸽群交互模式；根据所述鸽群交互模式计算鸽子控制输入，并基于所述鸽子控制输入将所述鸽群群集映射回卫星集群，并绘制卫星集群轨迹。本发明提高了大规模卫星群系统在集群过程中的鲁棒性，减轻了单星星上的计算负载，从而有效提升复杂环境中的卫星群系统自主集群能力。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种卫星集群分布式控制方法和装置。

背景技术

随着航天事业的飞速发展，空间任务量不断增加，任务复杂度日益加剧，传统基于单一大型航天器的解决方案往往存在研制成本高昂、在轨灵活性差、单体能力受限等缺陷，因此，卫星集群的应用与开发已成为当今太空发展的未来趋势和战略重点。卫星集群系统，作为一种分布式卫星系统，可通过将多颗卫星保持在较近空间区域内，借助星间通信链路，实现信息交互和任务协作，完成复杂在轨任务，并且由于环境态势瞬息万变，人工辅助响应迟缓，需要卫星集群系统具备一定的自主集群控制能力。

现有自主集群控制方法可归纳为轨道跟踪法、领航跟随法以及虚拟结构法，其中，轨道跟踪法是将卫星群系统中的成员卫星均控制在预先指定的期望轨道上，该方法无需卫星间的信息交互，仅适用于卫星群系统规模较小的情况；领航跟随法中，引领卫星在规划好的参考轨道上按计划运行，利用传统的周期性机动，使得跟随卫星跟踪引领卫星保持稳定的相对运动状态，该方法需预设编队结构，鲁棒性较差；虚拟结构法根据实际需求，通过给整个卫星群系统分配一组合适的期望状态，使得系统的整体状态误差最小，该方法类似一种集中式控制，对星上计算能力依赖性强。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种卫星集群分布式控制方法和装置，以解决现有技术中自主集群控制方法鲁棒性差，对星上计算能力依赖性强的问题。

本发明实施例的第一方面，提供一种卫星集群分布式控制方法，包括：

初始化目标卫星的轨道参数、每个空间碎片的位置参数以及所述卫星集群中每个卫星的位置参数；

根据所述轨道参数、每个所述空间碎片的位置参数以及每个所述卫星的位置参数，将所述卫星集群映射为鸽群群集，并根据所述鸽群群集判定鸽群交互模式；

根据所述鸽群交互模式计算鸽子控制输入，并基于所述鸽子控制输入将所述鸽群群集映射回卫星集群，并绘制卫星集群轨迹。

可选的，所述初始化目标卫星的轨道参数、每个空间碎片的位置参数以及所述卫星集群中每个卫星的位置参数，包括：

初始化目标卫星T的升交点赤经Ω_T、轨道倾角i_T、轨道半径r_T和初始真近点角

初始化空间碎片j在目标参考轨道系o^sx^sy^sz^s下沿y^s轴的坐标沿z^s轴的坐标和在o^sx^sz^s平面上的投影包络半径其中，j＝1,...,N_O，且N_O为空间碎片的总数量；

初始化卫星i在所述目标参考轨道系o^sx^sy^sz^s下沿x^s轴的坐标沿y^s轴的坐标沿z^s轴的坐标沿x^s轴的坐标速率沿y^s轴的坐标速率和沿z^s轴的坐标速率其中，i＝1,...,N，且N为卫星的总数量。