Децентрализованное управление движением роя малых космических аппаратов для удержания коммуникационной связности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложено управление движением роя малых космических аппаратов после кластерного запуска для удержания аппаратов в заданной области и обеспечения межспутниковой связи. Целью алгоритма управления движением является устранение среднего параметра дрейфа и достижение требуемого сдвига относительной траектории вдоль трансверсали. На основе линейной модели относительного движения проведено аналитическое исследование предложенного алгоритма движения. С помощью численного моделирования орбитального движения спутников в рое была проведена верификация аналитических результатов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

У. В. Монахова

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: danilivanovs@gmail.com
Россия, Москва

С. А. Шестаков

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН

Email: danilivanovs@gmail.com
Россия, Москва

Я. В. Маштаков

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН

Email: danilivanovs@gmail.com
Россия, Москва

Д. С. Иванов

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН

Email: danilivanovs@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Baranov A. A. Change of spacecraft position in a satellite system // Cosmic Research. 2008. V. 46. Iss. 3. P. 215–218. https://doi.org/10.1134/S0010952508030040
  2. Ivanov D., Ovchinnikov M., Sakovich M. Relative Pose and Inertia Determination of Unknown Satellite Using Monocular Vision // Intern. J. Aerospace Engineering. 2018. Article ID 9731512. P. 1–16. https://doi.org/10.1155/2018/9731512
  3. D’Amico S., Ardaens J.-S., Gaias G. et al. Noncooperative Rendezvous Using Angles-Only Optical Navigation: System Design and Flight Results // J. Guidance, Control, and Dynamics. 2013. V. 36. Iss. 6. P. 1576–1595. https://doi.org/10.2514/1.59236
  4. Matsuka K., Feldman A. O., Sorina Lupu E. et al. Decentralized formation pose estimation for spacecraft swarms // Advances in Space Research. 2021. V. 67. Iss. 11. P. 3527–3545. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.06.016
  5. Kruger J., D’Amico S. Autonomous angles-only multitarget tracking for spacecraft swarms // Acta Astronautica. 2021. V. 189. Iss. 6. P. 514–529. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.08.049
  6. Jasiobedzki P., Se S., Pan T. et al. Autonomous satellite rendezvous and docking using lidar and model based vision // Proc. of SPIE – The International Society for Optical Engineering. Spaceborne Sensors. 2005. V. 5798. P. 54–65. https://doi.org/10.1117/12.604011
  7. Kahr E., Roth N., Montenbruck O. et al. GPS relative navigation for the CanX-4 and CanX-5 formation-flying nanosatellites // J. Spacecraft and Rockets. 2018. V. 55. Iss. 6. P. 1545–1558. https://doi.org/10.2514/1.A34117
  8. Ivanov D., Ovchinnikov M. Constellations and formation flying // Cubesat Handbook. Elsevier, 2021. P. 135–146. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-817884-3.00006-0
  9. Rajan R. T., Ben-Maor Sh., Kaderali Sh. et al. Applications and Potentials of Intelligent Swarms for magnetospheric studies // Acta Astronautica. 2022. V. 193. P. 554–571. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.07.046
  10. Foust R. C., Lupu E. S., Nakka Ya. et al. Autonomous in-orbit satellite assembly from a modular heterogeneous swarm // Acta Astronautica. 2020. V. 169. P. 191–205. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.01.006
  11. Colombo C., McInnes C. Orbit design for future SpaceChip swarm missions in a planetary atmosphere // Acta Astronautica. 2012. V. 75. P. 25–41. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2012.01.004
  12. Voronina M. Y., Shirobokov M. G. The Method of Determination of the Gravitational Field Model of an Asteroid Using a Group of Small Spacecrafts // Cosmic Research. 2022. V. 60. Iss. 3. P. 185–193. https://doi.org/10.1134/S0010952522030091
  13. Sabatini M., Palmerini G. B., Gasbarri P. Control laws for defective swarming systems // Adv. Astronaut. Sci. 2015. V. 153. P. 749–768.
  14. Shirobokov M. G., Trofimov S. P. Adaptive Neural Formation-Keeping Control for Satellites in a Low-Earth Orbit // Cosmic Research. 2021. V. 59. Iss. 6. P. 501–516. https://doi.org/10.1134/S0010952521060113
  15. Ivanov D., Monakhova U., Ovchinnikov M. Nanosatellites swarm deployment using decentralized differential drag-based control with communicational constraints // Acta Astronautica. 2019. V. 159. P. 646– 657. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.02.006
  16. Monakhova U., Ivanov D., Mashtakov Ya., Shestakov S. Approaches to studying the performance of swarm decentralized control algorithms // Proc. Intern. Astronaut. Congr. International Astronautical Federation. 2021. V. C1. Art. ID 66330. P. 261–269.
  17. Дадашев Р. Р., Шестаков С. А. Методика управления группой спутников на основе коммуникационных графов: препринт. М.: ИПМ им. М. В. Келдыша, 2022. № 90. 32 c. https://doi.org/10.20948/prepr-2022-90
  18. Hill G. W. Researches in Lunar Theory // Am. J. Math. 1878. V. 1. P. 5–26. https://www.jstor.org/stable/2369430
  19. Clohessy W. H., Wiltshire R. S. Terminal Guidance System for Satellite Rendezvous // J. Astronautica. Sci. 1960. V. 27. Iss. 9. P. 653–678. https://doi.org/10.2514/8.8704
  20. Mashtakov Y., Ovchinnikov M. Yu., Petrovaet T. et al. Two-satellite formation flying control by cell-structured solar sail // Acta Astronautica. 2020. V. 170. P. 592–600. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.02.024
  21. Барбашин Е. А. Введение в теорию устойчивости. М.: Наука, 1967. 350 c.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Орбитальная система координат.

Скачать (8KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пример траектории спутника при ненулевом параметре Ci.

Скачать (40KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зона видимости i-го МКА.

Скачать (10KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Относительные траектории движения МКА при реализации управления.

Скачать (38KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Величины относительных параметров дрейфов.

Скачать (33KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Реализованная величина управления.

Скачать (25KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Величины относительных сдвигов.

Скачать (33KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Степени вершин в графе.

Скачать (31KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Величина

Скачать (30KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Относительные траектории движения.

Скачать (43KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Величины относительных параметров дрейфов.

Скачать (24KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Число компонент связности.

Скачать (23KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Величины относительных сдвигов.

Скачать (32KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Относительное количество аппаратов в наибольшей подгруппе.

Скачать (13KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Количество подгрупп.

Скачать (13KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024