[发明专利]基于在轨卫星直线距离的空间无线能源互联网网络修复方法

说明书

一种空间无线能源互联网动态组网方法，包括组网阶段与网络修复阶段，在组网阶段，能源互联网的通讯网络与无线能源网络进行同步与异步组网；在网络修复阶段，通过网络管理方法修复能源互联络网节点丢失故障，修复完成后即建立卫星之间的无线能量传输网络，并对在轨卫星间的能量流进行调配管理。本发明可以有效提高在轨人造卫星的供电保障能力、在轨运行可靠性与卫星使用寿命。

技术领域

本发明涉及的是一种人造卫星无线传能领域的技术，具体涉及一种基于在轨卫星直线距离的空间无线能源互联网网络修复方法。

背景技术

现有人造卫星的电能来源主要依靠光伏电池、蓄电池、核电池等，若其中某个部件发生失效，该卫星可能面临报废的风险。无线传能技术作为新型能量传输技术的一种，可以实现非接触式能量传输。通过构建无线能源互联网，可以帮助电源系统失效的人造卫星重新建立电能源供给。虽然现有无线传能技术在大气层中传输距离有限，但在太空真空环境中，使得远距离无线传能技术得以实现。而基于无线传能的能源互联网组网技术尚处于空白状态。

发明内容

本发明针对在轨卫星的能源互联网的实际应用需求，提出一种基于在轨卫星直线距离的空间无线能源互联网网络修复方法，可以有效提高在轨人造卫星的供电保障能力、在轨运行可靠性与卫星使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于在轨卫星直线距离的空间无线能源互联网网络修复方法，包括组网阶段与网络修复阶段，在组网阶段，能源互联网的通讯网络与无线能源网络进行同步与异步组网；在网络修复阶段，通过网络管理方法修复能源互联络网节点丢失故障，修复完成后即建立卫星之间的无线能量传输网络，并对在轨卫星间的能量流进行调配管理。

所述的组网阶段包括：计算在轨卫星直线距离、节点分级和根节点选择，其中：根节点的在轨卫星为能源互联网的起始卫星，该节点具有最高层级且不存在父节点，即当前子节点所连接到的上一层级节点；其余各节点均只有一个父节点。

所述的计算在轨卫星直线距离是指：首先，卫星导航系统通过滑动时间滤波方法对地面遥测系统、北斗导航系统、惯性导航系统的观测数据进行滤波，去除外部噪声干扰减小定位误差；然后利用数据融合方法，对地面遥测系统、北斗导航系统、惯性导航系统的滤波结果，实时动态分配相应的权重，计算得到最终的卫星位置信息；每颗卫星实时计算其与其他卫星的直线距离。

所述的根节点，通过自动选择或指定选择产生，其中：指定选择是指通过地面指挥中心指定某颗中继卫星为根节点；自动选择是指通过判断各中继卫星某一预设范围内的卫星数量，选择数量最多的中继卫星作为根节点；根节点确定后，无特殊情况不再改变，特殊情况包括根节点故障或预设范围无其他卫星运行。

所述的节点分级包括：二级节点选择、父节点选择和建立能源互联网路由表，其中：根节点为一级节点，首先，利用二级节点选择法来确定根节点的各子节点；二级节点选择法是通过搜索在节点特定范围内的全部在轨卫星，当范围内的卫星数量少于根节点最大可连接数量，则该范围内的所有卫星均为二级节点；当范围内的卫星数量多于最大可连接数量，则按照距离远近进行排序，按最大可连接数量选择距离最近的节点；然后，除根节点和一级节点以外的各节点，利用父节点选择法去选择其父节点；父节点选择法的基本规则是搜索节点特定范围内的已连接节点，在搜索到的节点中，优先选择层级较高且未连接满的节点，若有多个层级相同的备选节点，选择与当前节点距离最近的节点作为父节点，并且当前节点的层级比父节点低一层级；最后，当卫星群组网完成后，每个卫星会根据自己在能源互联网中的位置，建立相应的路由表，路由表记录该节点的物理地址及该节点的子网中所有节点的物理地址。

所述的网络修复阶段包括：根节点故障修复与中间节点故障修复，其中：根节点故障修复是通过在剩余健康的中继卫星中，利用根节点选择方法选出新的根节点，并重新进行能源互联网组网；中间节点故障修复是使故障节点的各子节点重新利用父节点选择方法选择新的父节点，故障节点的各子节点的子网不发生改变。