[發明專利]一種基于馬賽克拼接的分布式可重構衛星系統組織方法

有效

• 申請號: 202110287025.4
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113220425B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 李新洪;胡港旋;張國輝;孫飛;張騫;安繼萍;張治彬;滿萬鑫;陶海成;丁文哲;楊可韜;汪洲;楊露;蘇海霞;周思引;王訓
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 鄭杰

本發明公開了一種基于馬賽克拼接的分布式可重構衛星系統組織方法，包括：建立衛星智能體的結構模型；接到地面發送的任務，該衛星智能體迅速與附近的衛星智能體建立聯系；按照衛星有效載荷能力進行馬賽克能力拆分得到馬賽克能力模塊；對拆分后的馬賽克能力模塊進行馬賽克拼接，建立具有管理衛星智能體和工作衛星智能體的空間馬賽克可重構系統兩級系統混合控制結構模型；管理衛星智能體制定本次多星協作的任務規劃調度方案，工作衛星智能體判斷下發任務與自身原有任務是否沖突，若沖突，管理衛星智能體重新制定方案，直至沖突消失后，執行任務。該方法將任務執行拓寬到多個維度，全面提升了任務執行效果，提高目標的識別概率。

技術領域

本發明涉及的是一種基于馬賽克拼接的分布式可重構衛星系統組織方法，屬于航空航天領域。

背景技術

分布式衛星系統(Distributed Satellite System,DSS)是由多個衛星組成的任務體系結構，通過體系內的衛星相互協同完成對地觀測、導航、通信等任務。

現有的分布式衛星系統由指定的衛星組網形成，可供分布式衛星進行內部協作、自主決策、規劃調度以及自主執行任務等。分布式衛星系統根據分布式衛星系統的空間分布尺度、衛星同構程度、協同程度等特性，可將分布式衛星系統劃分為星座、衛星編隊、衛星集群、衛星列車、分離模塊衛星系統、聯邦衛星系統等。

不同類型的分布式衛星系統，對系統構型可重構的要求不同，如：衛星集群、聯邦衛星系統對于構型控制較低或不要求衛星滿足一定構型；而衛星編隊、星座等要求構型準確以及可重構。

星座衛星成員都是預先由地面工程人員設計制造，發射入軌組成。典型的分布式可重構空間系統如GPS衛星星座等。如GPS衛星星座有24顆工作衛星和4顆備份衛星組成，24顆工作衛星均勻分布在6個軌道面上，距離地面約20000千米。現有的衛星編隊、衛星集群可由同構或異構的衛星組成，執行簡單的協作任務。

發明人發現，現有的分布式衛星系統注重單星的在軌協同，星間組網靈活性差，必須是由地面人員預先指定的衛星組成，不能輕易加入在軌的衛星。組網后分布式衛星系統能力模式單一，不能根據任務特性來靈活改變能力模式。如GPS星座只能用來導航。

發明內容

針對上述缺陷，本發明將馬賽克拼接的思想應用在分布式可重構衛星系統中，提供了一種基于馬賽克拼接的分布式可重構衛星系統組織方法，該方法不注重組網衛星的類型，而是基于衛星能力將其組合，設計了具有單星自治和多星協作能力的分布式可重構衛星系統。以類似于馬賽克拼接的簡單方式，構建一個按需集成，極具彈性的系統，該系統具有自主運行、彈性靈活組網、體系可重構等特點。該方法突破了單一的任務執行方式，將任務執行拓寬到多個維度，全面提升了任務執行效果。馬賽克體系中的各種光學、電子能力可對目標的多種特征進行識別，進行聯合判別、啟發學習，得到目標的光學、電子等不同特征參數。當單個或多個衛星執行相同任務時，即可檢索已有的聯合判別特征參數，提高目標的識別概率。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案來具體實現：

本發明提供了一種基于馬賽克拼接的分布式可重構衛星系統組織方法，該方法包括：

步驟一、根據衛星的系統構成，建立用于代替軌道上衛星的衛星智能體的結構模型；

步驟二、當衛星智能體接收到地面發送的任務，該衛星智能體迅速與附近的衛星智能體建立聯系，構成分布式衛星系統；

步驟三、建立聯系的所有衛星智能體按照衛星有效載荷的能力進行馬賽克能力拆分得到馬賽克能力模塊；

步驟四、根據接收到的任務對拆分后的馬賽克能力模塊進行馬賽克拼接，得到基于馬賽克拼接的分布式可重構衛星系統，對分布式可重構衛星系統的效能進行評估，得到執行該任務的多星協作最優組合方案；