Статья

Название статьи ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОНОМНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГРУППИРОВКОЙ МАЛЫХ СПУТНИКОВ
Автор О. В. Карсаев
Рубрика РАЗДЕЛ II. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
Месяц, год 01, 2018
Индекс УДК 004.003, 004.896:62-5: 007.52
DOI
Аннотация Предметом исследований в статье является автономное управление группировкой малых космических аппаратов. Информационное взаимодействие между спутниками группировки и между спутниками и наземными станциями является неотъемлемым элементом автономного планирования и управления. Группировка спутников и множество наземных пунктов в целом образуют DTN (Delay-and-Disruption Tolerant Network)-сеть. Передача сообщений до конечного получателя в такой сети в общем случае происходит через цепочку промежуточных узлов в режиме «запомнил – передал». Как следствие этого, пересылка отдельных сообщений и информационное взаимодействие в целом происходит с определенными временными задержками. Эти временные задержки могут становиться существенными факторами, оказывающими негативное влияние на эффективность автономного управления группировками спутников. В статье приводится описание разрабатываемой агентно-ориентированной модели группировки спутников, которая на начальном этапе исследования главным образом предназначается для исследования данного фактора и получения количественных показателей таких временных оценок в зависимости от различных факторов. Данная модель включает программные компоненты двух уровней. Компоненты нижнего уровня описывают подсистему имитационного моделирования поведения спутников и наземных пунктов как узлов DTN-сети. В соответствии с этим данная подсистема используется для моделирования состояния DTN-сети во времени, и в частности, для моделирования установления каналов связи и для моделирования передачи сообщений и данных между узлами сети. Компонентами второго уровня являются программные модули в узлах сети, которые в совокупности формируют подсистему автономного планирования и информационного взаимодействия. Компоненты двух уровней являются слабосвязанными элементами модели. Такой подход обеспечивает возможность разработки и исследования различных вычислительных модулей, реализующих соответствующие методы и сценарии автономного планирования и информационного взаимодействия на основе общей имитационной модели. В текущей версии модели рассматриваются две взаимосвязанные задачи планирования, планирования задач наблюдений и планирование доставки собираемых данных на Землю, и возможные подходы к их решению на основе соответствующих схем информационного взаимодействия. Данные подходы также являются объектами исследований с точки зрения исследования влияния временных задержек информационного взаимодействия в DTN-сети.

Скачать в PDF

Ключевые слова Малые спутники; командное поведение; автономное планирование; имитационное моделирование; многоагентные системы.
Библиографический список 1. http://spacenews.com/smallsat-market-forecast-to-exceed-30-billion-in-coming-decade/.
2. http://www.unoosa.org/.
3. Chien S., Johnston M., Frank J., Giuliano M., Kavelaars A., Lenzen C., and Policella, N.A generalized timeline representation, services, and interface for automating space mission operations // Proc. of the 12th Int. Conf. on Space Operations, SpaceOps. – 2012. – Vol. 2.
– P. 1160-1176.
4. Herz E. EO and SAR Constellation Imagery Collection Planning // Proceedings of 14-th International Conference on Space Operations, SpaceOps, 2014, AIAA 2014 – 1728.
5. Iacopino C., Harrison S., 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., Pralet C., Jaubert J., Sebbag I., Fontanari F., and Hermitte J. 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., Woerle M., Gottfert T., Mrowka F., Wickler M. Onboard Planning and Scheduling Autonomy within in Fire Bird Mission // Proc. of the 14-th International Conference on Space Operations, SpaceOps, 2014, AIAA 2014 – 1759.
8. Herz E., George D., Esposito T., Center K. Onboard Autonomous Planning System // Proceedings of the 14-th International Conference on Space Operations, SpaceOps, 2014, AIAA 2014 – 1783.
9. Kennedy A., Marinan A., Cahoy K., Byrne J., Cordeiro T., Decker Z., Marlow W., Shea S., Blackwell W., DiLiberto M., Leslie R.V., Osaretin I., Thompson E., Dishop R. Automated Resource-Constrained Science Planning for the MiRaTA Mission // Proceedings of the AIAA/USU Conference on Small Satellites, 2015, SSC15-6-37.
10. Карсаев О.В. Обзор традиционных и инновационных систем планирования миссий космических аппаратов // Труды СПИИРАН. – 2016. – № 5 (48). – C. 151-182.
11. Wörle M.T., Lenzen C., Göttfert T., Spörl A., Grishechkin B., Mrowka F., Wickler M. The Incremental Planning System – GSOC’s Next Generation Mission Planning Framework // Proceedings of the 14-th International Conference on Space Operations, SpaceOps AIAA, 2014, AIAA 2014-1785.
12. Gottfert T., Lenzen C., Wörle M.T., Mrowka F., Wickler M. Robust Commanding // Proceedings of the 14-th International Conference on Space Operations, SpaceOps AIAA, 2014, AIAA 2014-1808.
13. Araniti G., Bezirgiannidis N., Birrane E., Bisio I., Burleigh S., Caini C., Feldmann M., Marchese M., Segui J., and Suzuki. Contact Graph Routing in DTN Space Networks: Overview, Enhancements and Performance // IEEE Communication Magazine, March 2015. – P. 38-46.
14. Fraire J.A., Madoery P., Burleigh S., Feldmann M., Finochietto J., Charif A., Zergainoh N., and Velazco1 R. Assessing Contact Graph Routing Performance and Reliability in Distributed Satellite Constellations // Journal of Computer Networks and Communications, Volume 2017, Article ID 2830542. – P. 1-18.
15. Hanson J., Sanchez H., Oyadomari K. The EDSN Intersatellite Communications Architecture // Proceedings of the AIAA/USU Conference on Small Satellites, 2014, SSC14-WS1.
16. Chartres J., Sanchez H., Hanson J. EDSN Development Lessons Learned // Proceedings of the AIAA/USU Conference on Small Satellites, 2014, SSC14-VI-7.
17. https://en.wikipedia.org/wiki/Edison_Demonstration_of_Smallsat_Networks.
18. Соллогуб А.В., Скобелев П.О., Симонова Е.В., Царев А.В., Степанов М.Е., Жиляев А.А. Интеллектуальная система распределенного управления групповыми операциями кластера малоразмерных космических аппаратов в задачах дистанционного зондирования Земли // Информационно-управляющие системы. – 2013. – № 1. – С. 16-26.
19. van der Horst J., Noble J. Task allocation in networks of satellites with Keplerian dynamics // Acta Futura 5, 2012. – P. 143-151.
20. https://en.wikipedia.org/wiki/Gossip_protocol.

Comments are closed.