Cosmic ResearchCosmic ResearchКосмические исследования0023-42063034-5502The Russian Academy of Sciences67253310.31857/S0023420624010103ArticlesСтатьиResearch ArticleДецентрализованное управление движением роя малых космических аппаратов для удержания коммуникационной связностиДецентрализованное управление движением роя малых космических аппаратов для удержания коммуникационной связностиМонаховаУ. В.
Russian Federation
danilivanovs@gmail.comШестаковС. А.
Russian Federation
danilivanovs@gmail.comМаштаковЯ. В.
Russian Federation
danilivanovs@gmail.comИвановД. С.
Russian Federation
danilivanovs@gmail.comИнститут прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН2706202462110512027022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0023-4206/article/view/672533

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.

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.

РНФRussian Science Foundation22-21-00845Исследование поддержано грантом РНФ № 22-21-00845.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/S0010952508030040Ivanov 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/10.1155/2018/9731512D’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/10.2514/1.59236Matsuka 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.2020.06.016Kruger 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.2021.08.049Jasiobedzki 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/10.1117/12.604011Kahr 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.A34117Ivanov D., Ovchinnikov M. Constellations and formation flying // Cubesat Handbook. Elsevier, 2021. P. 135–146. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-817884-3.00006-0Rajan 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.2021.07.046Foust 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.2020.01.006Colombo 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.2012.01.004Voronina 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/S0010952522030091Sabatini M., Palmerini G. B., Gasbarri P. Control laws for defective swarming systems // Adv. Astronaut. Sci. 2015. V. 153. P. 749–768.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/S0010952521060113Ivanov 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.2019.02.006Monakhova 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.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-2022-90Hill G. W. Researches in Lunar Theory // Am. J. Math. 1878. V. 1. P. 5–26. https://www.jstor.org/stable/2369430Clohessy 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/10.2514/8.8704Mashtakov 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.2020.02.024Барбашин Е. А. Введение в теорию устойчивости. М.: Наука, 1967. 350 c.