基于容迟网络的反应式成像敏捷航天器星座自主调度
系统与控制
2020-10-21 v1 系统与控制
摘要
小型航天器现已具备商业上可用的精确姿态控制系统，使其能够在三自由度内转动，并在短时间内捕获图像。当与适当软件结合时，这种敏捷性可显著提高响应速率、重访时间与覆盖率。在先前工作中，我们展示了一种算法框架，结合轨道力学、姿态控制与调度优化，以规划星座中敏捷小型航天器随时间变化的全身朝向。所提出的调度优化将在地面站自主运行，并将生成的调度上链至航天器执行。该算法可推广至小型可操纵航天器、控制能力、传感器规格、成像需求与感兴趣区域。在本文中，我们修改该算法以在小型航天器上星载运行，使星座能够自主做出时间敏感决策以转动并捕获图像，无需地面控制。我们基于容迟/中断容忍网络(DTN)开发了通信模块，用于星载数据管理与卫星间路由，该模块将与其他模块协同以优化敏捷通信与转向的调度。随后我们将此初步框架应用于代表性星座，以模拟对偶发性降水事件及后续城市洪水的靶向测量。我们的敏捷算法的指挥控制效率与非敏捷星座(提升11.3倍)及非DTN星座(提升21%)进行了比较。
引用
@article{arxiv.2010.09940,
title = {Autonomous Scheduling of Agile Spacecraft Constellations with Delay Tolerant Networking for Reactive Imaging},
author = {Sreeja Nag and Alan S. Li and Vinay Ravindra and Marc Sanchez Net and Kar-Ming Cheung and Rod Lammers and Brian Bledsoe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.09940},
year = {2020}
}