專利名稱：一種自主協(xié)同的航天器集群體系及運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具備自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接、資源共享接口的航天器集群體系及運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的空間航天器一直受到各種不確定因素的威脅和設(shè)計(jì)壽命的限制，在傳統(tǒng)方式下，某一微小部件的故障或失效都很可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的報(bào)廢，從而將會(huì)造成巨大的人力、物力浪費(fèi)。發(fā)展具有創(chuàng)新性的空間技術(shù)和理論，研制和試驗(yàn)具有高機(jī)動(dòng)性、可靠性、自主性和經(jīng)濟(jì)性的新型天基系統(tǒng)，一直以來，都是各國(guó)空間技術(shù)研究者努力的方向。為了保證航天器在復(fù)雜空間環(huán)境中長(zhǎng)期正常工作，目前主要采用為航天器提供在軌服務(wù)的方法來最大限度地延長(zhǎng)航天器的在軌壽命?！霸谲壏?wù)”的概念早在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)提出了，隨著40多年的發(fā)展，形成了以增強(qiáng)航天器性能、延長(zhǎng)航天器使用壽命、降低費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)為目的，以在軌燃料加注、維護(hù)修復(fù)、功能更換和升級(jí)在軌組裝等為內(nèi)容的在軌服務(wù)技術(shù)。雖然在軌服務(wù)技術(shù)能夠起到延長(zhǎng)航天器使用壽命和提升航天器性能的作用，但是，在軌服務(wù)不具備自主性和快速響應(yīng)能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具備自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接、資源共享接口的航天器集群體系及運(yùn)行方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種自主協(xié)同的航天器集群體系，所述航天器集群體系主要由至少一個(gè)具備了自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接和資源共享接口的節(jié)點(diǎn)航天器群組成；所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互連接。優(yōu)選的，所述節(jié)點(diǎn)航天器群是群節(jié)點(diǎn)航天器在一定空間范圍內(nèi)利用空間自組織網(wǎng)絡(luò)、共享導(dǎo)航和集群飛行模式所構(gòu)成的，能夠自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重構(gòu)和失效重組的航天器群；所述節(jié)點(diǎn)航天器群能夠根據(jù)接收到的任務(wù)的特點(diǎn)，自主調(diào)用所述節(jié)點(diǎn)航天器群的集群資源，構(gòu)成任務(wù)子群；所述節(jié)點(diǎn)航天器群并能根據(jù)所述任務(wù)的需要，增加、替換節(jié)點(diǎn)航天器，實(shí)現(xiàn)任務(wù)重構(gòu)或失效重組。優(yōu)選的，所述節(jié)點(diǎn)航天器是具備自組織管理和信息資源共享功能的模塊航天器和/或安裝了自組織管理和信息資源共享接口的傳統(tǒng)航天器；所述節(jié)點(diǎn)航天器具備自組織通信能力、導(dǎo)航信息共享能力、資源共享能力和自主管理與控制能力。優(yōu)選的，所述節(jié)點(diǎn)航天器均具備基本在軌資源，所述資源是任務(wù)載荷和/或功能載荷；所述節(jié)點(diǎn)航天器包括基本生存模塊和特定功能模塊。優(yōu)選的，所述基本生存模塊主要由集群飛行控制器、無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、基礎(chǔ)電源供給設(shè)備和絕對(duì)導(dǎo)航模塊組成；無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、基礎(chǔ)電源供給設(shè)備和絕對(duì)導(dǎo)航模塊分別與所述集群飛行控制器連接。
優(yōu)選的，所述集群飛行控制器主要由任務(wù)管理與控制信息處理單元和自主導(dǎo)航信息處理單元組成；所述基礎(chǔ)電源供給設(shè)備主要由太陽電池組組成；所述絕對(duì)導(dǎo)航模塊主要由GNSS接收機(jī)和星敏感器組成。優(yōu)選的，所述特定功能模塊是用于完成特定功能而承載于所述基本生存模塊上的功能模塊；所述功能模塊包括對(duì)地通信功能模塊成像功能模塊和數(shù)據(jù)處理功能模塊中的一種或幾種。一種自主協(xié)同的航天器集群體系的運(yùn)行方法，所述航天器群的節(jié)點(diǎn)航天器以共享導(dǎo)航和集群飛行模式飛行，通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互通訊，根據(jù)有/無任務(wù)自動(dòng)調(diào)整編隊(duì)構(gòu)型；當(dāng)所述航天器群接收到任務(wù)指令時(shí)，根據(jù)任務(wù)類型自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重構(gòu)和失效重組，進(jìn)而完成所述任務(wù)。優(yōu)選的，所述集群飛行是所述節(jié)點(diǎn)航天器群形成系統(tǒng)任務(wù)能力的基礎(chǔ)；所述集群飛行是在非執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)下，根據(jù)各所述節(jié)點(diǎn)航天器控制能力強(qiáng)弱和軌道動(dòng)力學(xué)特性，采用主動(dòng)或被動(dòng)的控制模式，形成長(zhǎng)期維持的松散編隊(duì)；在執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)時(shí)，各所述節(jié)點(diǎn)航天器構(gòu)成任務(wù)子群協(xié)同飛行；所述任務(wù)子群中的一部分所述節(jié)點(diǎn)航天器直接面向任務(wù)，保持特定的編隊(duì)構(gòu)型，另一部分所述節(jié)點(diǎn)航天器提供通信、計(jì)算、導(dǎo)航服務(wù)。優(yōu)選的，所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)是所述節(jié)點(diǎn)航天器群形成系統(tǒng)能力的信息基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)各所述節(jié)點(diǎn)航天器之間的自組織信息交換，為共享導(dǎo)航、協(xié)同控制提供基礎(chǔ)平臺(tái)；所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)自發(fā)現(xiàn)、拓?fù)渥宰R(shí)別路由自形成的能力，能夠適應(yīng)系統(tǒng)規(guī)模和通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化；所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)中的各所述節(jié)點(diǎn)航天器通過多跳信息傳遞方式，實(shí)現(xiàn)所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點(diǎn)航天器間的通信；和/或所述共享導(dǎo)航是所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器間進(jìn)行導(dǎo)航信息傳遞、導(dǎo)航信息融合和導(dǎo)航信息處理的過程；所述導(dǎo)航信息包括航天器絕對(duì)軌道信息和/或相對(duì)狀態(tài)信息絕對(duì)姿態(tài)信息和/或相對(duì)姿態(tài)信息；通過共享導(dǎo)航能夠使各所述節(jié)點(diǎn)航天器獲得基本的集群狀態(tài)信息。本發(fā)明的有益效果是通過應(yīng)用本發(fā)明的自主協(xié)同的航天器集群體系及運(yùn)行方法實(shí)現(xiàn)了 (I)適應(yīng)小型運(yùn)載火箭快速或機(jī)動(dòng)發(fā)射,大大提高了空間系統(tǒng)的快速響應(yīng)性,減少了航天器在軌失效的風(fēng)險(xiǎn)；(2)面對(duì)空間威脅，如空間碎片等，增強(qiáng)了系統(tǒng)在軌生存能力，通過共享多個(gè)節(jié)點(diǎn)航天器的系統(tǒng)資源，提高了空間系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；(3)對(duì)任務(wù)或服務(wù)請(qǐng)求的變化，在軌系統(tǒng)響應(yīng)具有快速性和可擴(kuò)展性，允許對(duì)在軌系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，增強(qiáng)了空間系統(tǒng)在軌部署能力；(4)采用模塊化結(jié)構(gòu)，減少了系統(tǒng)集成和測(cè)試操作，縮短了研制周期，允許將復(fù)雜航天任務(wù)分階段分步實(shí)施，最終通過在軌功能補(bǔ)充與集成逐步完善系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的自主協(xié)同的航天器集群體系示意圖2是本發(fā)明的基本生存模塊組成示意圖；圖3是本發(fā)明的對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的高速計(jì)算節(jié)點(diǎn)航天器功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的成像節(jié)點(diǎn)航天器功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的集群飛行狀態(tài)場(chǎng)景示意圖；圖7是本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)航天器群的星下點(diǎn)軌跡；圖8是本發(fā)明的集群跟飛編隊(duì)保持控制仿真結(jié)果
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如附圖1-8所示，本發(fā)明公開了一種自主協(xié)同的航天器集群體系及運(yùn)行方法，所述航天器集群體系主要由至少一個(gè)具備了自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接和資源共享接口的節(jié)點(diǎn)航天器群組成；所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互連接。所述節(jié)點(diǎn)航天器群是群節(jié)點(diǎn)航天器在一定空間范圍內(nèi)利用空間自組織網(wǎng)絡(luò)、共享導(dǎo)航和集群飛行模式所構(gòu)成的，能夠自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重構(gòu)和失效重組的航天器群；所述節(jié)點(diǎn)航天器群能夠根據(jù)接收到的任務(wù)的特點(diǎn)，自主調(diào)用所述節(jié)點(diǎn)航天器群的集群資源，構(gòu)成任務(wù)子群；所述節(jié)點(diǎn)航天器群并能根據(jù)所述任務(wù)的需要，增加、替換節(jié)點(diǎn)航天器，實(shí)現(xiàn)任務(wù)重構(gòu)或失效重組。所述節(jié)點(diǎn)航天器是具備自組織管理和信息資源共享功能的模塊航天器和/或安裝了自組織管理和信息資源共享接口的傳統(tǒng)航天器；所述節(jié)點(diǎn)航天器具備自組織通信能力、導(dǎo)航信息共享能力、資源共享能力和自主管理與控制能力。所述節(jié)點(diǎn)航天器均具備基本在軌資源，所述資源是任務(wù)載荷和/或功能載荷；所述節(jié)點(diǎn)航天器包括基本生存模塊和特定功能模塊。所述基本生存模塊主要由集群飛行控制器、無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、基礎(chǔ)電源供給設(shè)備和絕對(duì)導(dǎo)航模塊組成；無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、基礎(chǔ)電源供給設(shè)備和絕對(duì)導(dǎo)航模塊分別與所述集群飛行控制器連接。所述集群飛行控制器主要由任務(wù)管理與控制信息處理單元和自主導(dǎo)航信息處理單元組成；所述基礎(chǔ)電源供給設(shè)備主要由太陽電池組組成；所述絕對(duì)導(dǎo)航模塊主要由GNSS接收機(jī)和星敏感器組成。所述特定功能模塊是用于完成特定功能而承載于所述基本生存模塊上的功能模塊；所述功能模塊包括對(duì)地通信功能模塊、成像功能模塊和數(shù)據(jù)處理功能模塊中的一種或幾種。所述的自主協(xié)同的航天器集群體系的運(yùn)行方法為所述航天器群的節(jié)點(diǎn)航天器以共享導(dǎo)航和集群飛行模式飛行，通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互通訊，根據(jù)有/無任務(wù)自動(dòng)調(diào)整編隊(duì)構(gòu)型；當(dāng)所述航天器群接收到任務(wù)指令時(shí)，根據(jù)任務(wù)類型自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重構(gòu)和失效重組，進(jìn)而完成所述任務(wù)。所述集群飛行是所述節(jié)點(diǎn)航天器群形成系統(tǒng)任務(wù)能力的基礎(chǔ)；所述集群飛行是在非執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)下，根據(jù)各所述節(jié)點(diǎn)航天器控制能力強(qiáng)弱和軌道動(dòng)力學(xué)特性，采用主動(dòng)或被動(dòng)的控制模式，形成長(zhǎng)期維持的松散編隊(duì)；在執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)時(shí)，各所述節(jié)點(diǎn)航天器構(gòu)成任務(wù)子群協(xié)同飛行；所述任務(wù)子群中的一部分所述節(jié)點(diǎn)航天器直接面向任務(wù)，保持特定的編隊(duì)構(gòu)型，另一部分所述節(jié)點(diǎn)航天器提供通信、計(jì)算、導(dǎo)航服務(wù)。所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)是所述節(jié)點(diǎn)航天器群形成系統(tǒng)能力的信息基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)各所述節(jié)點(diǎn)航天器之間的自組織信息交換，為共享導(dǎo)航、協(xié)同控制提供基礎(chǔ)平臺(tái)；所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)自發(fā)現(xiàn)、拓?fù)渥宰R(shí)別、路由自形成的能力，能夠適應(yīng)系統(tǒng)規(guī)模和通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化；所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)中的各所述節(jié)點(diǎn)航天器通過多跳信息傳遞方式，實(shí)現(xiàn)所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點(diǎn)航天器間的通信；和/或所述共享導(dǎo)航是所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器間進(jìn)行導(dǎo)航信息傳遞、導(dǎo)航信息融合和導(dǎo)航信息處理的過程；所述導(dǎo)航信息包括航天器絕對(duì)軌道信息和/或相對(duì)狀態(tài)信息、絕對(duì)姿態(tài)信息和/或相對(duì)姿態(tài)信息；通過共享導(dǎo)航能夠使各所述節(jié)點(diǎn)航天器獲得基本的集群狀態(tài)信息。自主協(xié)同的航天器集群體系結(jié)構(gòu)的核心思想是通過配置航天器具備自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接、資源共享接口，從而使空間系統(tǒng)形成在軌組裝、重構(gòu)的能力，能夠快速響應(yīng)在軌任務(wù)，靈活配置在軌資源。構(gòu)成自主協(xié)同的航天器集群體系結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)航天器可以是專門設(shè)計(jì)的具備自組織管理和信息資源共享功能的模塊航天器，也可以是安裝了自組織管理和信息資源共享接口的傳統(tǒng)大型航天器。節(jié)點(diǎn)航天器的基本配置包括自組織網(wǎng)絡(luò)通信組件與智能控制單元，并能夠按照系統(tǒng)的接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，完成信息交互和協(xié)同控制。但是對(duì)各節(jié)點(diǎn)航天器的具體配置并不作統(tǒng)一要求，如自組織通信能力的強(qiáng)弱、導(dǎo)航方式、導(dǎo)航精度、載荷類型、控制能力等。節(jié)點(diǎn)航天器群執(zhí)行任務(wù)的特點(diǎn)在于最大限度調(diào)動(dòng)在軌資源，顯然，節(jié)點(diǎn)航天器越多，載荷類型越豐富，能力越強(qiáng)，可供調(diào)動(dòng)的資源就越多，可以形成的系統(tǒng)能力就越強(qiáng)。由于系統(tǒng)開放性的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)航天器群的整體能力是可以隨著空間資源的增長(zhǎng)而自主成長(zhǎng)的，這也是自主協(xié)同的航天器集群體系結(jié)構(gòu)區(qū)別于以任務(wù)為核心的傳統(tǒng)空間系統(tǒng)的最大特點(diǎn)。由于不要求節(jié)點(diǎn)航天器具有大而全的任務(wù)能力，可以根據(jù)資源配置設(shè)計(jì)具有功能側(cè)重的節(jié)點(diǎn)航天器，以縮短研發(fā)周期，降低成本，適應(yīng)快速發(fā)射。通過不斷豐富節(jié)點(diǎn)航天器，就可以逐步提升系統(tǒng)的可靠性自主性和響應(yīng)能力。具體的，本發(fā)明公開了一種自主協(xié)同的航天器集群體系，所述航天器集群體系主要由至少一個(gè)具備了自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接和資源共享接口的節(jié)點(diǎn)航天器群組成；所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互連接。所述節(jié)點(diǎn)航天器群是群節(jié)點(diǎn)航天器在一定空間范圍內(nèi)利用空間自組織網(wǎng)絡(luò)共享導(dǎo)航和集群飛行模式所構(gòu)成的，能夠自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重構(gòu)和失效重組的航天器群；所述節(jié)點(diǎn)航天器群能夠根據(jù)接收到的任務(wù)的特點(diǎn)，自主調(diào)用所述節(jié)點(diǎn)航天器群的集群資源，構(gòu)成任務(wù)子群；所述節(jié)點(diǎn)航天器群并能根據(jù)所述任務(wù)的需要，增加替換節(jié)點(diǎn)航天器，實(shí)現(xiàn)任務(wù)重構(gòu)或失效重組。平時(shí)狀態(tài)下，由于沒有特定的任務(wù)要求，航天器群并不需要保持特定的構(gòu)型，只需要保持在一定范圍內(nèi)，并避免碰撞。在出現(xiàn)任務(wù)需求時(shí)，節(jié)點(diǎn)航天器群可根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)，自主調(diào)用集群資源，構(gòu)成任務(wù)子群。并能根據(jù)任務(wù)的需要，增加、替換成員，實(shí)現(xiàn)任務(wù)重構(gòu)或失效重組。節(jié)點(diǎn)航天器群的典型任務(wù)模式包括但不限于分散工作模式、效能疊加模式和效能提升模式。所述節(jié)點(diǎn)航天器是具備自組織管理和信息資源共享功能的模塊航天器和/或安裝了自組織管理和信息資源共享接口的傳統(tǒng)航天器；所述節(jié)點(diǎn)航天器具備自組織通信能力、導(dǎo)航信息共享能力、資源共享能力和自主管理與控制能力。所述節(jié)點(diǎn)航天器均具備基本在軌資源，所述資源是任務(wù)載荷和/或功能載荷；所述節(jié)點(diǎn)航天器包括基本生存模塊和特定功能模塊。一般而言，節(jié)點(diǎn)航天器要具備自組織通信能力、導(dǎo)航信息共享能力、資源共享能力和自主管理與控制能力。為了響應(yīng)集群任務(wù)，節(jié)點(diǎn)航天器要具備基本的在軌資源，這種資源可以是傳統(tǒng)意義上的任務(wù)載荷，也可以是電源通信、計(jì)算、導(dǎo)航等功能載荷。可以設(shè)計(jì)基本生存模塊作為節(jié)點(diǎn)航天器的通用平臺(tái)，然后在其基礎(chǔ)上增加或增強(qiáng)某些方面的能力來開發(fā)節(jié)點(diǎn)航天器。典型的節(jié)點(diǎn)航天器包括但不限于對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器高速計(jì)算節(jié)點(diǎn)航天器和成像節(jié)點(diǎn)航天器。所述基本生存模塊主要由集群飛行控制器、無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、基礎(chǔ)電源供給設(shè)備和絕對(duì)導(dǎo)航模塊組成；無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、基礎(chǔ)電源供給設(shè)備和絕對(duì)導(dǎo)航模塊分別與所述集群飛行控制器連接。所述集群飛行控制器主要由任務(wù)管理與控制信息處理單元和自主導(dǎo)航信息處理單元組成；所述基礎(chǔ)電源供給設(shè)備主要由太陽電池組組成；所述絕對(duì)導(dǎo)航模塊主要由GNSS接收機(jī)和星敏感器組成。所述特定功能模塊是用于完成特定功能而承載于所述基本生存模塊上的功能模塊；所述功能模塊包括對(duì)地通信功能模塊、成像功能模塊和數(shù)據(jù)處理功能模塊中的一種或幾種。本發(fā)明還公開了一種自主協(xié)同的航天器集群體系的運(yùn)行方法，其特征在于，所述航天器群的節(jié)點(diǎn)航天器以共享導(dǎo)航和集群飛行模式飛行，通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互通訊，根據(jù)有無任務(wù)自動(dòng)調(diào)整編隊(duì)構(gòu)型；當(dāng)所述航天器群接收到任務(wù)指令時(shí)，根據(jù)任務(wù)類型自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重構(gòu)和失效重組，進(jìn)而完成所述任務(wù)。所述集群飛行是所述節(jié)點(diǎn)航天器集群形成系統(tǒng)任務(wù)能力的基礎(chǔ)；所述集群飛行是在非執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)下，根據(jù)各所述節(jié)點(diǎn)航天器控制能力強(qiáng)弱和軌道動(dòng)力學(xué)特性，采用主動(dòng)或被動(dòng)的控制模式，形成長(zhǎng)期維持的松散編隊(duì)；在執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)時(shí)，各所述節(jié)點(diǎn)航天器構(gòu)成任務(wù)子群協(xié)同飛行；所述任務(wù)子群中的一部分所述節(jié)點(diǎn)航天器直接面向任務(wù)，保持特定的編隊(duì)構(gòu)型，另一部分所述節(jié)點(diǎn)航天器提供通信計(jì)算、導(dǎo)航服務(wù)。此外，根據(jù)任務(wù)在軌資源配置的需要，某些特定功能的節(jié)點(diǎn)航天器，甚至可以和具有承載能力的節(jié)點(diǎn)航天器對(duì)接，以組合體方式共同飛行，在任務(wù)需要時(shí)再實(shí)施分離。所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)是所述節(jié)點(diǎn)航天器群形成系統(tǒng)能力的信息基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)各所述節(jié)點(diǎn)航天器之間的自組織信息交換，為共享導(dǎo)航、協(xié)同控制提供基礎(chǔ)平臺(tái)；所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)自發(fā)現(xiàn)、拓?fù)渥宰R(shí)別、路由自形成的能力，能夠適應(yīng)系統(tǒng)規(guī)模和通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化；所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)中的各所述節(jié)點(diǎn)航天器通過多跳信息傳遞方式，實(shí)現(xiàn)所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點(diǎn)航天器間的通信；隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善和器件的小型化，還可以建立部件或分系統(tǒng)級(jí)的自組織通信節(jié)點(diǎn)，用于支持跨飛行平臺(tái)的分系統(tǒng)級(jí)系統(tǒng)重構(gòu)。另一方面，對(duì)星間數(shù)據(jù)傳輸量要求較高的任務(wù)，也可以通過對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的特殊設(shè)計(jì)，在自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)框架內(nèi)，為航天器間任務(wù)數(shù)據(jù)高速交換提供支持。所述共享導(dǎo)航是所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器間進(jìn)行導(dǎo)航信息傳遞、導(dǎo)航信息融合和導(dǎo)航信息處理的過程；所述導(dǎo)航信息包括航天器絕對(duì)軌道信息和/或相對(duì)狀態(tài)信息絕對(duì)姿態(tài)信息和/或相對(duì)姿態(tài)信息；通過共享導(dǎo)航能夠使各所述節(jié)點(diǎn)航天器獲得基本的集群狀態(tài)信息，從而簡(jiǎn)化那些沒有高精度導(dǎo)航要求節(jié)點(diǎn)航天器的設(shè)計(jì)。共享導(dǎo)航還可以支持高精度的集群狀態(tài)解算，為集群飛行和任務(wù)協(xié)同提供支持。本發(fā)明提供了一種具備自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接、資源共享接口的航天器集群體系結(jié)構(gòu)，從而使空間系統(tǒng)形成在軌組裝重構(gòu)的能力，能夠快速響應(yīng)在軌任務(wù)，靈活配置在軌資源。自主協(xié)同的航天器集群體系的本質(zhì)是具備了自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接、資源共享接口的節(jié)點(diǎn)航天器群。它是節(jié)點(diǎn)航天器在一定空間范圍內(nèi)利用空間自組織網(wǎng)絡(luò)、共享導(dǎo)航和集群飛行技術(shù)所構(gòu)成的，能夠自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃任務(wù)重構(gòu)和失效重組的航天器群。平時(shí)狀態(tài)下，由于沒有特定的任務(wù)要求，航天器群并不需要保持特定的構(gòu)型，只需要保持在一定范圍內(nèi)，并避免碰撞。在出現(xiàn)任務(wù)需求時(shí)，節(jié)點(diǎn)航天器群可根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)，自主調(diào)用集群資源，構(gòu)成任務(wù)子群。并能根據(jù)任務(wù)的需要，增加、替換成員，實(shí)現(xiàn)任務(wù)重構(gòu)或失效重組。節(jié)點(diǎn)航天器群的典型任務(wù)模式包括但不限于分散工作模式、效能疊加模式和效能提升模式。以下結(jié)合附圖例舉實(shí)例詳細(xì)說明附圖1是一種自主協(xié)同的航天器集群體系結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用模式示意圖。以效能疊加任務(wù)模式為例，針對(duì)特定的空間任務(wù)，集群系統(tǒng)中的各節(jié)點(diǎn)航天器以不同的方式執(zhí)行該任務(wù)，并將各個(gè)節(jié)點(diǎn)航天器的效能進(jìn)行加和，實(shí)現(xiàn)整體任務(wù)執(zhí)行效能的提升。如對(duì)地觀測(cè)效能疊加，通過對(duì)成像節(jié)點(diǎn)航天器的調(diào)度，使其連續(xù)觀測(cè)某一熱點(diǎn)地區(qū)，可以延長(zhǎng)對(duì)地觀測(cè)時(shí)間，以檢測(cè)地面態(tài)勢(shì)的動(dòng)態(tài)變化。地面站向?qū)Φ赝ㄐ殴?jié)點(diǎn)航天器發(fā)送任務(wù)指令，由對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器根據(jù)任務(wù)的需求和在軌資源的類型相對(duì)位置關(guān)系等信息，規(guī)劃各個(gè)節(jié)點(diǎn)航天器的具體任務(wù)。在軌成像節(jié)點(diǎn)航天器根據(jù)分配的任務(wù)，進(jìn)行軌道調(diào)整，組成一組同星下點(diǎn)軌跡航天器編隊(duì)，連續(xù)對(duì)某一熱點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行觀測(cè)。各節(jié)點(diǎn)航天器觀測(cè)的任務(wù)數(shù)據(jù)，由自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)星間鏈路系統(tǒng)，進(jìn)行分時(shí)傳輸，并由對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器轉(zhuǎn)發(fā)回地面站點(diǎn)。構(gòu)成自主協(xié)同的航天器集群體系結(jié)構(gòu)的基本單元是節(jié)點(diǎn)航天器，它可以是專門設(shè)計(jì)的具備自組織管理和信息資源共享功能的模塊航天器，也可以是安裝了自組織管理和信息資源共享接口的傳統(tǒng)大型航天器。一般而言，節(jié)點(diǎn)航天器要具備自組織通信能力、導(dǎo)航信息共享能力、資源共享能力和自主管理與控制能力。為了響應(yīng)集群任務(wù)，節(jié)點(diǎn)航天器要具備基本的在軌資源，這種資源可以是傳統(tǒng)意義上的任務(wù)載荷，也可以是電源通信、計(jì)算、導(dǎo)航等功能載荷?？梢栽O(shè)計(jì)基本生存模塊作為節(jié)點(diǎn)航天器的通用平臺(tái)，然后在其基礎(chǔ)上增加或增強(qiáng)某些方面的能力來開發(fā)節(jié)點(diǎn)航天器。典型的節(jié)點(diǎn)航天器包括但不限于對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器高速計(jì)算節(jié)點(diǎn)航天器和成像節(jié)點(diǎn)航天器。其中，基本生存模塊作為節(jié)點(diǎn)航天器的基礎(chǔ)平臺(tái)，具備自組織網(wǎng)絡(luò)通信、導(dǎo)航共享、集群飛行任務(wù)管理與控制等基本功能，并具有基本的電源供給能力和計(jì)算能力?；旧婺K是實(shí)現(xiàn)集群系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接入模塊，在其上開發(fā)不同的功能載荷可以實(shí)現(xiàn)不同的任務(wù)能力。如圖2所示，基本生存模塊的核心是集群飛行控制器，其上運(yùn)行任務(wù)管理與控制信息處理單元和自主導(dǎo)航信息處理單元，負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)航天器的自主協(xié)同控制和導(dǎo)航信息的處理；無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)航天器間信息交互的基礎(chǔ)硬件，是自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議運(yùn)行、通信信息處理的基本單元；基礎(chǔ)電源和絕對(duì)導(dǎo)航模塊，作為基本生存模塊的必備組件，為基本生存模塊提供獨(dú)立的電源支持和導(dǎo)航信息支持，它們的具體配置可根據(jù)衛(wèi)星平臺(tái)和任務(wù)載荷的要求而調(diào)整，為了確?；旧婺K的獨(dú)立生存能力，可以采用獨(dú)立太陽電池組、GNSS接收機(jī)和小型化星敏感器作為基本配置；基本生存模塊預(yù)留有相對(duì)導(dǎo)航信息接入接口，當(dāng)衛(wèi)星平臺(tái)上具備星間相對(duì)狀態(tài)敏感器時(shí)，可將其測(cè)量信息接入集群飛行控制器，以增強(qiáng)自主導(dǎo)航的能力。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，基本生存模塊負(fù)責(zé)集群發(fā)現(xiàn)和任務(wù)管理，具體的任務(wù)和控制實(shí)施通過衛(wèi)星平臺(tái)和任務(wù)載荷完成?；旧婺K具備標(biāo)準(zhǔn)的接口和配置，為節(jié)點(diǎn)航天器的快速設(shè)計(jì)與開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。在基本生存模塊的基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器高速計(jì)算節(jié)點(diǎn)航天器和成像節(jié)點(diǎn)航天器等。對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器屬于服務(wù)節(jié)點(diǎn)航天器，主要用于為集群提供星地信息傳遞服務(wù)。此外，對(duì)地通信成員還可實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)不同成員間信息的傳遞和共享。對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器可在整個(gè)集群中配置一個(gè)或多個(gè)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)集群內(nèi)的對(duì)地通信要求；也可根據(jù)不同的任務(wù)要求，在各子群中獨(dú)立配置不同性能的對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器，用以負(fù)責(zé)子群內(nèi)的對(duì)地通信要求。對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器的最小配置是基本生存單元和對(duì)地通信設(shè)備，此外為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的對(duì)地通信要求還需配置一定的大功率太陽能電池節(jié)點(diǎn)間信息傳遞設(shè)備、高效率通信任務(wù)分配系統(tǒng)大型存儲(chǔ)硬盤等附屬設(shè)備，如圖3所示。其中基本生存單元用以實(shí)現(xiàn)對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器的在軌生存和正常運(yùn)行，高性能對(duì)地通信設(shè)備是實(shí)現(xiàn)集群對(duì)地通信的基礎(chǔ)單元，這兩個(gè)模塊構(gòu)成了對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器的核心單元。大功率太陽能電池用以實(shí)現(xiàn)對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器的功率要求。節(jié)點(diǎn)間信息傳遞設(shè)備用以實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)不同成員間對(duì)地通信信息的傳遞，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各成員間對(duì)地通信信息的收集。特殊情況下，節(jié)點(diǎn)間信息傳遞設(shè)備還可實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)航天器間的信息傳遞和共享，以及不同對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器間的任務(wù)傳遞。高效率通信任務(wù)分配軟件用以實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)多個(gè)對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器間通信任務(wù)的協(xié)商和分配，可在整個(gè)集群內(nèi)優(yōu)化對(duì)地通信任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效信息傳遞。大型存儲(chǔ)設(shè)備用以保存節(jié)點(diǎn)航天器的對(duì)地通信信息或地面站發(fā)送到集群的任務(wù)指令。高速計(jì)算節(jié)點(diǎn)航天器也屬于服務(wù)節(jié)點(diǎn)航天器，具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?yàn)槠渌?jié)點(diǎn)航天器提供數(shù)據(jù)處理和任務(wù)管理服務(wù)。如圖4所示，高速計(jì)算節(jié)點(diǎn)航天器的核心是高性能星載計(jì)算機(jī)，其上運(yùn)行綜合信息處理軟件與任務(wù)管理服務(wù)軟件，可通過高速率星間信息鏈路成為數(shù)據(jù)計(jì)算的中轉(zhuǎn)站，為其他成員提供大型近實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)；亦可通過自身攜帶的相對(duì)導(dǎo)航設(shè)備獲取其它節(jié)點(diǎn)航天器的狀態(tài)信息，從而為它們提供任務(wù)管理控制規(guī)劃服務(wù)。高速計(jì)算節(jié)點(diǎn)航天器可以增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃、運(yùn)算處理能力，保證航天器集群系統(tǒng)在不經(jīng)過地面控制時(shí)，仍然能夠進(jìn)行快速任務(wù)規(guī)劃計(jì)算和數(shù)據(jù)分析。此外，為了保證高性能星載計(jì)算機(jī)的正常工作，還應(yīng)配備相應(yīng)的大功率電源設(shè)備。為了保證航天器正常飛行，還應(yīng)設(shè)計(jì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)，姿態(tài)、軌道控制器等。成像節(jié)點(diǎn)航天器是以成像載荷為應(yīng)用載荷的節(jié)點(diǎn)航天器。其載荷可以是光學(xué)成像載荷、雷達(dá)成像載荷、紅外成像載荷等，數(shù)據(jù)類型可以是畫幅式成像，也可以是視頻成像?？梢詾榈卣稹⒑樗?、森林火災(zāi)的救援提供數(shù)據(jù)。圖5是成像航天器的典型結(jié)構(gòu)。為了保證成像質(zhì)量，節(jié)點(diǎn)航天器需要配備高精度的姿態(tài)控制系統(tǒng)，可以采用反作用飛輪和磁力矩器組合或反作用飛輪和推力器組合。成像節(jié)點(diǎn)航天器需要具備軌道機(jī)動(dòng)能力和姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，以保證在任務(wù)要求的情況下配合整個(gè)集群對(duì)特定目標(biāo)觀測(cè)，可采用推力器組合實(shí)現(xiàn)有限軌道機(jī)動(dòng)，通過推力融合設(shè)計(jì)保證一套推進(jìn)系統(tǒng)同時(shí)滿足軌道和姿態(tài)控制需要在集群內(nèi)具備對(duì)地通信航天器資源的情況下，成像節(jié)點(diǎn)航天器可將圖像信息傳給專用的對(duì)地通信航天器。在計(jì)算資源許可的條件下，也可以將經(jīng)過初步分析的成像結(jié)果通過自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在集群內(nèi)部傳播，用于信息融合、分析環(huán)境狀態(tài)和觀測(cè)對(duì)象狀態(tài)等。
下面結(jié)合具體的任務(wù)說明構(gòu)成自主協(xié)同的航天器集群體系的具體實(shí)施方式
。以低軌的連續(xù)對(duì)地觀測(cè)任務(wù)為例，節(jié)點(diǎn)航天器群應(yīng)包含下面幾類節(jié)點(diǎn)航天器:(I)至少2個(gè)成像節(jié)點(diǎn)航天器:該航天器攜帶了成像載荷，能夠完成對(duì)地基和天基對(duì)象的成像，具備較強(qiáng)的姿態(tài)軌道控制能力，不具備任務(wù)數(shù)據(jù)處理與對(duì)地傳輸能力。(2)至少I個(gè)對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器:具備對(duì)地通信能力和較強(qiáng)計(jì)算能力，可在系統(tǒng)中扮演綜合服務(wù)的角色，為其它節(jié)點(diǎn)航天器提供對(duì)地?cái)?shù)據(jù)通信和任務(wù)規(guī)劃服務(wù)。集群駐留軌道選擇為軌道高度500公里的太陽同步圓軌道，以包含3個(gè)成像節(jié)點(diǎn)航天器和I個(gè)對(duì)地通信節(jié)點(diǎn)航天器的集群系統(tǒng)為例，它們?cè)诩猴w行狀態(tài)下的初始軌道參數(shù)可選擇如下:表I集群飛行初始軌道參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種自主協(xié)同的航天器集群體系，其特征在于，所述航天器集群體系主要由至少一個(gè)具備了自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接和資源共享接口的節(jié)點(diǎn)航天器群組成；所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主協(xié)同的航天器集群體系，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)航天器群是所述節(jié)點(diǎn)航天器在一定空間范圍內(nèi)利用空間自組織網(wǎng)絡(luò)、共享導(dǎo)航和集群飛行模式所構(gòu)成的，能夠自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重構(gòu)和失效重組的航天器群；所述節(jié)點(diǎn)航天器群能夠根據(jù)接收到的任務(wù)的特點(diǎn)，自主調(diào)用所述節(jié)點(diǎn)航天器群的集群資源，構(gòu)成任務(wù)子群；所述節(jié)點(diǎn)航天器群并能根據(jù)所述任務(wù)的需要，增加和/或替換所述節(jié)點(diǎn)航天器，實(shí)現(xiàn)任務(wù)重構(gòu)和/或失效重組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主協(xié)同的航天器集群體系，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)航天器包括具備自組織管理和信息資源共享功能的模塊航天器和/或安裝了自組織管理和信息資源共享接口的傳統(tǒng)航天器；所述節(jié)點(diǎn)航天器是具備自組織通信能力、導(dǎo)航信息共享能力、資源共享能力和自主管理與控制能力的航天器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自主協(xié)同的航天器集群體系，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)航天器均具備基本在軌資源，所述基本在軌資源包括任務(wù)載荷和/或功能載荷；所述節(jié)點(diǎn)航天器包括基本生存模塊和特定功能模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自主協(xié)同的航天器集群體系，其特征在于，所述基本生存模塊主要由集群飛行控制器、無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、基礎(chǔ)電源供給設(shè)備和絕對(duì)導(dǎo)航模塊組成；所述無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、所述基礎(chǔ)電源供給設(shè)備和所述絕對(duì)導(dǎo)航模塊分別與所述集群飛行控制器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自主協(xié)同的航天器集群體系，其特征在于，所述集群飛行控制器主要由任務(wù)管理與控制信息處理單元和自主導(dǎo)航信息處理單元組成；所述基礎(chǔ)電源供給設(shè)備主要由太陽電池組組成；所述絕對(duì)導(dǎo)航模塊主要由GNSS接收機(jī)和星敏感器組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述 的自主協(xié)同的航天器集群體系，其特征在于，所述特定功能模塊是用于完成特定功能而承載于所述基本生存模塊上的功能模塊；所述功能模塊包括:對(duì)地通信功能模塊、成像功能模塊和數(shù)據(jù)處理功能模塊中的一種或幾種。
8.—種權(quán)利要求1-7任一所述的自主協(xié)同的航天器集群體系的運(yùn)行方法，其特征在于， 組成所述航天器群的節(jié)點(diǎn)航天器以共享導(dǎo)航和集群飛行模式飛行，通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互通訊，根據(jù)有/無任務(wù)自動(dòng)調(diào)整編隊(duì)構(gòu)型； 當(dāng)所述航天器群接收到任務(wù)指令時(shí)，根據(jù)任務(wù)類型自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重構(gòu)和失效重組，進(jìn)而完成所述任務(wù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)行方法，其特征在于，所述集群飛行是所述節(jié)點(diǎn)航天器群形成系統(tǒng)任務(wù)能力的基礎(chǔ)；所述集群飛行包括: 在非執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)下，根據(jù)各所述節(jié)點(diǎn)航天器控制能力強(qiáng)弱和軌道動(dòng)力學(xué)特性，采用主動(dòng)或被動(dòng)的控制模式，形成長(zhǎng)期維持的松散編隊(duì)；在執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)時(shí)，各所述節(jié)點(diǎn)航天器構(gòu)成任務(wù)子群協(xié)同飛行；所述任務(wù)子群中的一部分所述節(jié)點(diǎn)航天器直接面向任務(wù)，保持特定的編隊(duì)構(gòu)型，另一部分所述節(jié)點(diǎn)航天器提供通信、計(jì)算、導(dǎo)航服務(wù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)行方法，其特征在于，所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)是所述節(jié)點(diǎn)航天器群形成系統(tǒng)能力的信息基礎(chǔ)，所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)各所述節(jié)點(diǎn)航天器之間的自組織信息交換，為共享導(dǎo)航、協(xié)同控制提供基礎(chǔ)平臺(tái)；所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)是具有網(wǎng)絡(luò)自發(fā)現(xiàn)、拓?fù)渥宰R(shí)別、路由自形成的能力，能夠適應(yīng)系統(tǒng)規(guī)模和通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化的自組織網(wǎng)絡(luò)；所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)中的各所述節(jié)點(diǎn)航天器通過多跳信息傳遞方式，實(shí)現(xiàn)所述空間自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點(diǎn)航天器間的通信； 和/或 所述共享導(dǎo)航是所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器間進(jìn)行導(dǎo)航信息傳遞、導(dǎo)航信息融合和導(dǎo)航信息處理的過程；所述導(dǎo)航信息包括航天器絕對(duì)軌道信息和/或相對(duì)狀態(tài)信息、絕對(duì)姿態(tài)信息和/或相對(duì)姿態(tài)信息；所述共享導(dǎo)航用于使各所述節(jié)點(diǎn)航天器獲得基本的集群 狀態(tài)信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自主協(xié)同的航天器集群體系及運(yùn)行方法，所述航天器集群體系主要由至少一個(gè)具備了自主運(yùn)行能力、網(wǎng)絡(luò)信息連接和資源共享接口的節(jié)點(diǎn)航天器群組成；所述節(jié)點(diǎn)航天器群中的各節(jié)點(diǎn)航天器通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互連接、所述航天器群的節(jié)點(diǎn)航天器以共享導(dǎo)航和集群飛行模式飛行，通過空間自組織網(wǎng)絡(luò)相互通訊，根據(jù)有/無任務(wù)自動(dòng)調(diào)整編隊(duì)構(gòu)型；當(dāng)所述航天器群接收到任務(wù)指令時(shí)，根據(jù)任務(wù)類型自主進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)規(guī)劃任務(wù)重構(gòu)和失效重組，進(jìn)而完成所述任務(wù)。適應(yīng)小型運(yùn)載火箭快速或機(jī)動(dòng)發(fā)射，大大提高了空間系統(tǒng)的快速響應(yīng)性，減少了航天器在軌失效的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103076808SQ201210581859
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者張育林, 王兆魁, 蔣超, 范麗, 安梅巖, 黨朝輝, 楊雪榕 申請(qǐng)人:清華大學(xué)