首页 理论教育编队卫星群:共同完成任务的星群

编队卫星群:共同完成任务的星群

【摘要】:编队卫星群是指以某一主星为基准,由若干个小卫星组成围绕主星绕飞的星群。它们组成特定编队飞行形状以分布方式构成一颗“虚拟大卫星”,编队中的卫星之间相互协同工作、相互联系,共同承担信号处理、通信和有效载荷等任务,其任务功能由整个编队飞行星群来完成。

编队卫星群是指以某一主星为基准,由若干个小卫星组成围绕主星绕飞的星群。它们组成特定编队飞行形状以分布方式构成一颗“虚拟大卫星”,编队中的卫星之间相互协同工作、相互联系,共同承担信号处理通信有效载荷等任务,其任务功能由整个编队飞行星群来完成。图4-122(a)为由4个小卫星组成的X星座结构,可以进行对太阳黑洞的研究,图4-122(b)所示的由3个纳卫星组成的星座可以进行对地立体观测。可靠的数据传输链路是实现编队卫星群间自主控制和系统性能的重要保证,编队卫星的组网要考虑到星间距离为100 m~100 km,通信速率50 MHz/s。编队卫星由于减轻了重量、简化了功能,从而有效降低了制造和发射成本,还能简化日常操作维护;通过数个小卫星的协作以及改变编队网络拓扑,极大地提高了编队卫星性能,增强了灵活性。编队卫星中,由于采用了分布式结构,整个系统比单个大卫星更能容忍故障,如果一颗卫星出现故障,可通过系统重构将此星剔除,最大限度容忍故障。

图4-122 编队卫星拓扑

(a)X-星座结构;(b)纳卫星星座结构

在设计编队卫星网络的拓扑结构中,有3个方面要考虑:①编队卫星队形设计,主要连通一个编队内的卫星;②编队之间的拓扑,主要是指不同编队间的拓扑;③编队卫星和地面网关及移动用户的随机接入。从网络拓扑上研究,考虑单个编队群内的通信和多个编队群间的信息交换,这样就抽象成一个两层网络结构,每个编队内有一个主星,负责管理编队内部各颗卫星之间的信息交换,并且与其他编队的主星进行通信,任意两个编队中小卫星之间的信息交换或通信都通过各自主星来进行,以此来减少干扰,增加网络吞吐量