考虑通信延迟的卫星集群改进蜂拥控制

作     者：李思远 叶东 孙兆伟 LI Siyuan;YE Dong;SUN Zhaowei

作者机构：哈尔滨工业大学航天学院卫星技术研究所哈尔滨150001 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2022年第43卷第8期

页      面：1097-1108页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(62073102) 

主　　题：卫星集群 蜂拥控制 拓扑优化 通信延迟 碰撞规避 

摘      要：针对卫星集群的无碰撞协同运动问题,提出了一种改进的蜂拥控制策略。首先,结合Prim算法和广度优先算法设计了一种计算度、半径约束最小生成树的拓扑优化方法,并将优化结果作为星群的通信拓扑。该方法不仅能够节省每个卫星的通信资源,还能够减少星群网络的通信延迟。随后,为提高参考轨迹生成的快速性,采用基于傅里叶级数的形状曲线逼近法对主星参考轨迹进行规划。在此基础之上,提出了一种考虑通信延迟与碰撞规避的蜂拥控制策略,使星群能够在保证通信连通性的前提下沿参考轨迹运动到目标点附近,并且在运动过程中不发生碰撞。经过理论分析,利用Lyapunov-Razumikhin定理证明了卫星集群系统能够达到渐近稳定。最后,通过数值仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。