CN114933026B 一种大规模星群变迁的自主避障控制与拓扑优化方法 （西北工业大学）

一种大规模星群变迁的自主避障控制与拓本发明公开了一种大规模星群变迁的自主实现集群内成员之间的自主避碰以及对失效卫2S1、以大规模星群中的虚拟领导卫星为中心建立LVLS401、以虚拟领导卫星为中心，在斥力区和引力区i]Τ为以虚拟领导卫星为中心的LVLH坐标系下第i个跟随卫星相对虚在引力区的趋近运动不再额外施加人工势场3S5、通过跟随卫星的初始相对运动状态，将需2.根据权利要求1所述的大规模星群变迁的自主避障控制与拓扑优化方法，其特征在dz表示领导卫星与跟随卫星之间在三个坐标轴方向上的扰动差异，扰动项涉及J2项摄动、3.根据权利要求1所述的大规模星群变迁的自主避障控制与拓扑优化方法，其特征在44.根据权利要求1所述的大规模星群变迁的自主避障控制与拓扑优化方法，其特征在Di为第i个跟随卫星人工势场的作用半径，ui4为采用基于跟随卫星之间相对速度的动态人根据卫星运动状态，计算卫星相对运动位置矢量与速度矢量的夹动趋势，对于在斥力区的远离运动和在引力区的趋近运动不再额外施加人工势场的作用5.根据权利要求1所述的大规模星群变迁的自主避障控制与拓扑优化方法，其特征在5ij表示星群中第i颗跟随卫星与第j颗跟随卫星之间的距离，主对角线表示每一定义星群中任意一颗跟随卫星的通信距离为lf，如果星群中两颗跟随卫星之间的距离通过邻接矩阵B中的元素分布，均衡卫星通信拓扑的均衡性和连通性，针对上述提出的拓扑约束条件，提出一种优化目标函数以罚6自然连通度尽可能大可以实现网络的鲁棒性增强，(max(le)-可为网络平均边长与最大通信距离的差尽可能大可以实现网络稳定性的增强，ω1,ω2,ω3分别为平均路径长度、自然连在大规模星群变迁过程中，将具有特殊构型的跟随卫星均匀分布择在通信范围内且通信量较小的其他跟随卫星进行通信拓扑，随着星群变迁过程不断推7[0002]随着空天技术的发展，多颗小卫星能够构成星群进而共[0003]人工势场法最初用于移动机器人控制，基本思想是将机器人在周围环境中的运导卫星的通信范围将其周围空间划分为四个区域，并确定在虚拟领导卫星的通信范围内，8dxyz表示领导卫星与跟随卫星之间在三个坐标轴方向上的扰动差异，扰动项涉及J2项[0017]当卫星运行至近地轨道时，J2项摄动是造成卫星漂移的主要扰动因素，这里将[0020]除J2项摄动外，大气阻力摄动是另一种影响近地轨道卫9动和在引力区的趋近运动不再额外施加人工势场i]T为以虚拟领导卫星为中心的LVLH坐标系下第i个跟随第j个重构卫星/失效卫星相对虚拟领导卫星的位置矢量，di为第i个卫星安全距离外缘半变迁过程中的任意时刻，采用罚函数项的形式将其引入目标函数，当网络中某顶点的度d自然连通度尽可能大可以实现网络的鲁棒性增强，(max(el)-TV为网络平均边长与最大通信尽可能大可以实现网络稳定性的增强，ω1,ω2,ω3分别为平均路径长度、自然连通度和零定跟随卫星的通信范围约束lf，满足通信范围的在距离矩阵对应的邻接矩阵B内元素置1，的场强，确定当前虚拟领导卫星通信区域内所有跟随卫星在LVLH坐标系下的相对运动状而经过坐标变换实时计算出从星在以主星为中心的LVL动和在引力区的趋近运动不再额外施加人工势场随卫星设计基于具有平滑过渡性质的改进人工势场法的自主避障i]T为以虚拟领导卫星为中心的LVLH坐标系下第i个跟随第j个重构卫星/失效卫星相对虚拟领导卫星的位置矢量，di为第i个卫星安全距离外缘半变迁过程中的任意时刻，采用罚函数项的形式将其引入目标函数，当网络中某顶点的度d自然连通度尽可能大可以实现网络的鲁棒性增强，尽可能大可以实现网络稳定性的增强，ω1,ω2,ω3分别为平均路径长度、自然连通度和零定跟随卫星