分布式卫星系统中的物理层安全波束成形算法

针对分布式卫星系统中的安全传输问题,提出两种协作波束成形算法。首先,针对分布式卫星系统采用放大转发协议将来自静止轨道的卫星信号转发至合法用户的场景,构建以最小化分布式卫星系统的总发射功率为目标、合法用户安全速率和非目标用户受到的干扰满足要求为约束条件的优化问题。其次,为求解该非凸优化问题,提出一种基于拉格朗日对偶和半正定规划相结合的协作波束成形算法,并得出最优波束成形权矢量。此外,提出一种基于部分迫零的次优协作波束成形算法,可在不折损系统性能要求的条件下有效降低实现复杂度。相较于传统迫零算法,所提最优和次优算法能够分别节省20 dB和15 dB左右的功率。

基于MAS的分布式卫星系统任务规划研究

针对分布式卫星系统的规划与调度问题,提出了一种基于多Agent协商机制的分布式规划与调度方法。首先建立了分布式卫星系统的分层分布式多Agent控制结构,并详细设计了各个层次Agent的功能。其次,给出了卫星Agent之间基于合同网的交互协议,设计了基于优先级的招标任务选择策略以及基于任务动态插入的投标方法,并给出了实现全局优化的评标策略和目标函数。针对观测环境的动态情形,给出了相应的动态任务处理流程。最后通过一个卫星编队实例进行了验证。

分布式卫星系统协作任务分配模型及优化算法

面向未来分布式卫星系统(DSS)自主协作运行模式,对DSS任务优化分配问题进行了分析和建模.在此基础上给出任务组的概念,并利用集覆盖理论将任务分配问题转化为集覆盖问题.从而引入MAS理论中的合同网协议,以系统完成任务目标的总耗能最少为原则,加入限定卫星可回应子任务数的约束后,提出了一种基于合同网的严格启发式的优化算法对分配模型进行求解.同时,证明了算法搜索结果的上确界;分析了算法的收敛性和时间复杂度.该算法具有分布性,搜索空间缩减快,适合于中小规模的任务分配.

基于合同网的分布式卫星系统任务优化分配研究

面向未来分布式卫星系统(DSS)自主协作运行模式,对DSS任务协作中的优化分配问题进行了分析和描述,提出了基于协商的任务优化分配体系结构,并由此给出任务组的概念,通过集覆盖理论将任务分配问题转化为集覆盖问题。从而引入合同网协议,以系统完成任务目标的总耗能最少为原则,加入限定卫星可回应任务数的约束后,提出了一种基于合同网的严格启发式优化分配算法对问题进行求解。同时,证明了算法搜索结果的上确界;分析了算法的收敛性和时间复杂度。该算法具有分布性,搜索空间缩减快,适合于中小规模问题的任务分配。

分布式卫星系统中干涉SAR测高精度分析

分布式卫星SAR系统是近几年提出的一种新的SAR系统,干涉SAR(INSAR)成像是该系统的主要工作模式。本文主要研究该系统中地球自转、分布式卫星系统环绕对INSAR测高精度影响,分析和推导了修正的成像公式及误差曲线。详细分析了不同纬度及不同环绕角时的测高误差变化。仿真结果表明:纬度越低、环绕角越大时,测高误差越大。赤道附近的测高误差最大。

分布式卫星系统仿真平台研究现状与技术分析

支持分布式卫星系统(DSS)开发和实验的仿真平台是DSS技术发展的关键技术之一,本文对DSS仿真平台现状和关键技术进行了分析。首先对比分析了现有3种典型的仿真平台,认为为追求尽可能高的逼真度,实时分布式仿真成为必然。继而从分布式计算角度分析了实时分布式仿真面临的分布性、实时性、仿真部件互操作性和可重用性的问题,而中间件技术可以很好地解决这些问题。最后讨论了中间件实现模式,并分析了中间件在DSS仿真中3种可能的应用方式。

分布式卫星系统自主运行体系结构模型研究

在分析现有分布式卫星系统(DSS)体系结构不足的基础之上,针对DSS自主运行特征,提出了一种适应动态、复杂不确定环境的DSS两级系统层次的混合体系结构模型．同时根据多星协作和星内自治的需求,给出一种较为通用的面向自主协作的卫星控制结构Agent模型,并讨论了该结构中各Agent模块的组成、功能及相互联系．

分布式卫星系统自主安全管理与控制研究综述

为了紧跟国外在分布式卫星系统自主安全管理与控制研究方向的最新发展思路和方法,进而掌握分布式卫星系统自主安全管理和控制技术,需要对现阶段该项技术的研究进行深入分析和总结.在查阅和分析大量相关文献的基础上,本文综述了国内外有关分布式卫星系统自主运行安全管理与控制问题的研究方法及相应进展情况.通过对国内外研究现状的分析总结,论述了现阶段相关研究工作的优点和不足,并提出了现阶段研究中存在问题的解决途径和未来的研究方向.

分布式卫星系统相对运动的Hamilton力学建模及求解方法研究

介绍了地球扁率摄动下分布式卫星系统(DSS,Distributed Satellite System)相对运动的Hamilton动力学模型,给出DSS相对运动的Hamilton正则方程;针对地球扁率摄动下DSS相对运动的两点边值问题,提出了一种基于生成函数的打靶求解法,应用该方法对地球扁率摄动下DSS高精度构型调整问题进行了计算,结果表明该算法具有较高的计算效率,可有效避免维数灾难问题。

分布式卫星系统(DSS)及其自主控制技术分析

DSS系统本身的复杂性以及工作环境的不确定性 ,导致利用传统的控制方法对其进行控制十分困难。本文对DSS及其自主控制技术进行了分析。首先介绍了DSS的概念、结构及其支撑技术 ;其次阐述了卫星自主运行的研究进展 ,解析了空间飞行器RemoteAgent智能自主控制系统的基本构成 ;然后介绍了DSS自主运行技术的研究现状 ;接下来重点分析了基于multi -agent的DSS自主控制涉及的关键技术及面临的挑战 ;

分布式卫星系统自主运行技术研究进展

随着微小卫星技术的不断发展,分布式卫星系统的概念应运而生。然而,由于分布式卫星系统本身的复杂性及其工作环境的动态不确定性,使得系统的测控与运行管理模式由传统的地面测控运营方式向智能化自主运行方式发展。从分布式卫星系统及其自主运行技术的研究进展上,重点讨论了分布式卫星系统自主运行的思想,综述国内外一些研究组织、学者的相关研究成果。最后探讨基于Multi-Agent分布式卫星系统自主运行未来所面临的技术挑战。

复杂适应系统与分布式卫星系统自主运行

以复杂适应系统理论为指导,探讨了基于Agent技术实现分布式卫星系统(DSS)自主运行的研究方法和主要步骤。目前国内外关于DSS自主运行技术的研究尚处于起步阶段,缺乏系统的理论指导。该文试图运用复杂适应系统(CAS)理论的思想和方法来指导DSS自主运行技术的研究,并以此扩展CAS理论的应用领域。首先介绍CAS理论的基本概念和核心思想,然后分析自主运行DSS的控制需求和特征,指出CAS理论用于指导DSS自主运行的必要性和可行性,并给出基于Agent实现DSS自主运行的整体框架。

分布式卫星系统递归式任务分配机制研究

针对分布式卫星系统(DSS)能量约束实际,分析了当前研究中侧重于执行成本、忽视协调成本的问题,结合DSS节点空间分布特点,提出了DSS的网络拓扑模型;以此为基础,对基于MAS的合同网(CNP)任务分配机制进行了扩展,提出了递归式分配机制思路,并对任务分配流程进行了设计和优化。该机制能够避免因单点故障引发的分配故障,同时为任务协调成本和任务执行成本有机结合提供了有力支撑。通过定性和定量相结合的方式证明了递归式机制比合同网机制在协调成本上有较大的优势,为后续任务规划深入研究打下了良好的基础。

分布式卫星系统在轨操作的多目标分配

针对空间在轨操作目标分配问题,以分布式卫星系统为研究对象,提出了一种基于粒子群算法的在轨操作多目标分配方法。以分布式卫星机动所消耗的总能量最省为目标函数,建立了在轨操作多目标分配的数学模型。基于固定时间拦截理论,以机动时刻和对应的速度增量作表征,设计实现了单颗卫星最优机动方案。通过合理设计粒子位置与目标分配解的对应关系,采用粒子群算法对问题进行了求解,并详细阐述了算法的实现步骤。算例分析结果表明,建立的模型和算法能够快速得到正确的可行解,可有效解决多约束条件下空间在轨操作的多目标分配问题。

分布式卫星系统仿真支撑框架设计

分布式卫星系统是卫星技术发展的一个重要方向,但分布式卫星系统的复杂性也给传统的仿真技术提出了挑战。为降低仿真开发的难度,为分布式卫星系统仿真从模型建立、仿真定义到仿真运行设计了支撑软件框架。基于支持实时分布式条件下通信的数据分发服务实现,并定义了进程间和进程内两层仿真支撑框架,使得可以根据仿真成员的特性灵活布置仿真成员,提高分布式仿真的计算效率。分布式卫星系统仿真支撑框架提高了仿真开发的灵活性和效率,并能满足分布式卫星系统仿真在仿真成员互操作性和可重用性方面的需求。

分布式卫星系统动态任务协同规划算法研究

分布式卫星系统的发展给任务规划带来挑战,传统的集中式任务规划方法越来越难以满足卫星数量多、任务动态、任务量大的需求,同时集中式的方法也存在鲁棒性不足的缺点.本文结合实际工程约束和应用需求,针对通信网络受限的条件,设计了一种基于贪婪算法与合同网协作的分布式卫星系统动态任务规划算法,并针对典型应用场景对算法的有效性进行了仿真验证和分析,结果表明该算法的任务完成度及通信需求都明显低于传统合同网算法,具有较高的工程实用价值.

分布式卫星系统关键技术发展综述

分布式卫星系统在功能上等同于一颗虚拟的大型卫星．已经成为当前航天领域的研究热点和发展方向；本文对支撑分布式卫星系统发展的关键技术及其研究进展进行了系统的综述．其中包括小卫星技术．自主协作运行技术．构形调整技术和仿真支撑平台等，通过对关键技术的理论和应用分析．总结了分布式卫星系统相对于单颗大卫星所具有的诸多优势。

分布式卫星系统的上/下行功率联合控制

为了能合理地控制功率以提高分布式卫星系统的系统效能,研究了其上下行功率联合控制问题。通过分析分布式卫星系统的特征及其功率控制问题的难点,建立了合理的分布式卫星系统功率控制模型和控制方案的具体框架;通过改进现有的上行功率预测和单级调整算法,提出了基于预置、预测和多级调整算法的上下行功率联合控制方法,并给出了控制方法的流程图;最后将所提方法与传统上行控制算法、单级补偿算法和预测算法进行了仿真比较,表明在上下行不同降雨百分比条件下,所提方法能更好地满足功率门限需求;在广州、长春两地不同实测雨衰曲线下,所提方法均能够更准确跟踪雨衰变化;业务与通信网区切换时,所提方法也能快速完成切换和保持动态跟踪,能够较好满足分布式卫星系统的功率控制准确性、时效性等应用需求。

分布式卫星系统数传调度研究

近年来随着我国在轨遥感卫星数量的不断增加,对当前中继星系统的数传能力提出了更高的要求。在卫星平台载荷能力受限的情况下,分布式卫星系统成为大幅提升中继星系统性能的可行方案。针对分布式卫星系统的数传任务调度问题,综合考虑系统与中低轨航天器用户之间的可见时间窗口、卫星剩余资源及数传任务属性等约束条件,提出了基于粒子群优化(PSO)的多星多任务数传调度方法。根据实际中继系统任务量级对经典PSO算法进行了改进,并通过计算机仿真验证了改进算法的有效性。

基于线性回归近似替代模型的分布式卫星系统不确定性分析方法

分布式卫星系统在空间科学领域具有广泛的应用前景,同时也对概念设计阶段的分析工作提出了更高的要求.在分布式卫星系统概念设计阶段,评价不确定性参数对于最终探测效能的影响有着重要的工程应用价值.传统的不确定性分析方法存在解析困难、数值模拟计算效率低且耦合关系表征不明确的缺点.本文结合概念设计阶段不确定性分析的特点和需求,提出一种线性回归近似替代模型,将不确定性参数对于探测效能影响的结果计算降维为一个线性组合系数的求解问题.利用一个空间多点探测物理场分界面任务作为典型事例进行仿真验证,结果表明,相比传统数值模拟方法,本文方法在计算效率上具有明显优势且对关键不确定性参数有一定识别作用.