Статья

Название статьи САМООРГАНИЗАЦИЯ ГРУППОВОГО ПОВЕДЕНИЯ КЛАСТЕРА МАЛЫХ СПУТНИКОВ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ
Автор В.И. Городецкий, О.В. Карсаев
Рубрика РАЗДЕЛ VI. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Месяц, год 01-02, 2017
Индекс УДК 004.003, 004.896:62-5: 007.52
DOI
Аннотация Системы комического наблюдения являются важным источником информации, необходимой для оперативного решения широкого круга задач гражданского и военного назначения. Эффективность функционирования таких систем зависит от многих факторов. Наряду с множеством технических, информационных, технологических, инфраструктурных, экономических и других факторов, их эффективность в значительной степени зависит от качества планирования миссий космических аппаратов и управления в реальном времени процессом исполнения миссии. В работе сформулирована проблема построения самоорганизующейся системы группового управления поведением кластера малых спутников, реализующего автономное исполнение заявок на сервис по добыванию информации о наземных объектах средствами космического наблюдения. В ней предлагается новая концепция группового управления в системе космического наблюдения. В основу этой концепции положен принцип самоорганизации группового поведения кластера спутников. Такая система управления оказывается в состоянии реализовать автономное планирование и оперативное управления космической группировкой, в которой все базовые функции процесса управления реализуются ее бортовыми средствами. Теоретический фундамент этой концепции строится на моделях коллективной робототехники, которые в настоящее время активно развиваются в области многоагентных систем. В работе приведен краткий обзор современного состояния исследований в области систем управления кластерами малых спутников, дана достаточно общая постановка задачи, в которой кластер малых спутников рассматривается как полностью автономная система, предназначенная для выполнения заказов на сбор и доставку космической информации о наземных объектах. При этом полагается, что система управления самостоятельно в реальном времени распределяет задачи наблюдения на множестве спутников группировки, планирует и составляет расписание выполнения наблюдений в соответствии с пространственно-временными требованиями заказчика, выполняет оперативное управление распределенным исполнением построенного расписания и выполняет коррекцию распределения задач и расписания их выполнения при возникновении нештатных ситуаций. В работе дано детальное описание разработанной концепции самоорганизующейся системы группового управления кластером малых спутников, и архитектуры ее программной реализации.

Скачать в PDF

Ключевые слова Малый спутник; ресурсы спутника; задача наблюдения; распределенная система наблюдения; автономная миссия; самоорганизация; коллективное поведение; парное взаимодействие спутников; динамическая коммуникационная сеть.
Библиографический список 1. Davis T.M. Operationally Responsive Space – The Way Forward. // Proceedings of the AIAA/USU Conference on Small Satellites, SSC15-7-49. – http://digitalcommons.usu.edu/ smallsat/2015/all2015/49 (дата обращения 29 января 2017 г.).
2. Карсаев О.В. Обзор традиционных и инновационных систем планирования миссий КА // Труды СПИИРАН. – 2016. – № 5 (48). – C. 151-181.
3. Chien S. et al. A generalized timeline representation, services, and interface for automating space mission operations // Proceedings of the 12th International Conference on Space Operations, SpaceOps AIAA, 2012.
4. Herz E. EO and SAR Constellation Imagery Collection Planning // Proceedings of 14-th Inter-national Conference on Space Operations, SpaceOps AIAA, 2014.
5. Iacopino C., Harrison S. and Brewer A. Mission Planning Systems for Commercial Small-Sat Earth Observation Constellations // Proceedings of the 9th International Workshop on Planning and Scheduling for Space (IWPSS), 2015. – P. 45-52.
6. Maillard A. et al. Ground and board decision-making on data downloads // Proceedings of 25th International Conference on Automated Planning and Scheduling. – 2015. – P. 273-281.
7. Lenzen C. et al. Onboard Planning and Scheduling Autonomy within the Scope of the Fire Bird Mission // Proceedings of the 14-th International Conference on Space Operations, SpaceOps AIAA, 2014.
8. Kennedy A. et al. Automated Resource-Constrained Science Planning for the MiRaTA Mission // Proceedings of the AIAA/USU Conference on Small Satellites, SSC15-6-37.
– http://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2015/all2015/37/ (дата обращения 29 января 2017 г.).
9. Herz E. et al. Onboard Autonomous Planning System // Proceedings of the 14-th International Conference on Space Operations, SpaceOps AIAA, 2014.
10. Hanson J., Sanchez H., Oyadomari K. The EDSN Intersatellite Communications Architecture // Proceedings of the AIAA/USU Conference on Small Satellites, SSC14-WS-1.
– http://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2014/Workshop/1/ (дата обращения 29 января 2017 г.).
11. Chartres J., Sanchez H., Hanson J. EDSN Development Lessons Learned // Proceedings of the AIAA/USU Conference on Small Satellites. SSC14-VI-7. http://digitalcommons.usu.edu/ smallsat/2014/NextPad/7 (дата обращения 29 января 2017 г.).
12. Jennings N.R. et al. Transforming standalone expert systems into a community of cooperating agents // International Journal of Engineering Applications of Artificial Intelligence. – 1993.
– No. 6 (4). – P. 317-331.
13. Городецкий В.И. Многоагентная самоорганизация в B2B-сетях // Труды Всероссийского совещания по проблемам управления ИПУ. – М., 2014. – C. 8954-8965. – http://vspu2014.ipu.ru/ proceedings/vspu2014.zip (дата обращения 29 января 2017 г.).
14. Cohen P.R. and Levesque H.J. Teamwork. Nous, 35, 1991.
15. Tambe M. Towards Flexible Teamwork. //Journal of Artificial Intelligence Research. – 1997.
– No. 7. – P. 83-124.
16. Sycara, K., Paolucci, M., Giampapa, J., van Velsen, M. The RETSINA Multi-agent Infrastruc-ture // Autonomous Agents and Multi-agent Systems. – 2003. – Vol. 7 (1).
17. Городецкий В.И., Серебряков С.В., Троцкий Д.В. Средства спецификации и инструментальной поддержки командного поведения автономных агентов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 3 (116). – С. 116-133.
18. Городецкий В.И. Управление коллективным поведением роботов в автономной миссии // Робототехника и техническая кибернетика. – 2016. – № 1 (10). – С. 40-54.
19. Городецкий В.И., Бухвалов О.Л. Самоорганизующиеся B2B-сети: Концепция, архитектура и алгоритмическая поддержка // Принята к публикации в журнале “Мехатроника, Автоматизация, Управление”, 2017.
20. Бухвалов О.Л. и др. Распределенная координация в B2B производственных сетях // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 3 (140). – С. 193-203.
21. Ongaro D. and Ousterhout J. In Search of an Understandable Consensus Algorithm (Extended Version) // Proceedings of USENIX Annual Technical Conference, Stanford University, Phil-adelphia, PA, 2014. – P. 305-319. Available at: https://raft.github.io/raft.pdf (дата обращения 29 января 2017 г.).
22. Smith R., and Davis R. Framework for Cooperation in Distributed Problem Solving // International Journal IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. – 1981. – Vol. 11. – P. 61-70.
23. Contract Net Protocol. – http://www.fipa.org/specs/fipa00030/SC00030H.html (дата обращения 29 января 2017 г.).
24. Городецкий В.И., Бухвалов О.Л. Концептуальная модель и архитектура инфраструктурной компоненты системы группового управления роботами // Принята к публикации в журнале «Робототехника и техническая кибернетика». – 2017.
25. Delay-Tolerant Networking Architecture. https://tools.ietf.org/html/rfc4838. (дата обращения 29 января 2017 г.).

Comments are closed.