基于星间链路的星座相对构型保持方法

doi:10.7527/S1000-6893.2022.26796

Abstract

Abstract:

In this paper， maintenance of huge constellation configuration with orbit perturbation is studied in terms of motion characteristics. Considering the in-plane relative motion caused by air drag and different area-mass ratios， a second order consensus control method is proposed for constellation relative-configuration maintenance. Considering the connection situation of inter-satellite links and the characteristics of close-loop network， a construction method of the graph theory for different topologies is developed. Compared to the classical absolute position maintenance of constellation， the relative configuration maintenance method only needs to reduce the configuration excursion caused by different mass-area ratios. Therefore， the relative configuration maintenance method is more effective in energy saving. Then， simulation of relative-configuration maintenance in star structure constellation is conducted. The simulation results show that relative-configuration maintenance can achieve long-term stability of a constellation configuration.

Key words: constellation, relative-configuration maintenance, inter-satellite link, graph theory, second order consensus control, topology structure

CLC Number:

V474

Shengqing YANG, Jingyu WU, Wenshan ZHU, Chao ZHONG. Control method of constellation relative-configuration maintenance based on inter-satellite links[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(6): 326796.

Figures/Tables 14

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Table 1

Examples of inter-satellite connections in star structure constellation

星座内序号	具有链接的星座内序号
1	$162,154,9, 2,18,10$
2	$154,155,1, 3,10,11$
9	$161,162,8, 1,17,18$
10	$1,2, 18,11,19,20$
154	$145,146,162,155,1, 2$
162	$153,145,161,154,9, 1$

Table 1

Fig. 6

Fig. 7

Table 2

Fig. 8

Fig. 9

Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12

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轨道面序号n	星间差异/%
轨道面序号n	m=1	m=2	m=3	m=4	m=5	m=6	m=7	m=8	m=9
1	-10.33	1.88	12.71	-10.96	-11.13	0.85	-15.73	12.22	12.73
2	-3.84	-8.15	11.79	-13.17	-15.30	-10.74	6.15	3.07	12.70
3	-16.14	9.79	5.77	-10.89	-8.13	-0.44	-0.23	-12.68	8.90
4	-14.72	-12.44	-4.86	-2.57	-7.25	4.96	11.16	-10.40	-14.01
5	17.68	7.47	12.46	-7.56	-3.03	7.17	8.60	15.46	6.38
6	18.25	-12.66	1.31	16.94	0.31	-4.18	16.15	-18.85	0.74
7	3.01	-5.26	-5.97	-2.79	-16.58	-5.30	15.64	-0.40	18.92
8	-17.61	5.02	17.56	-12.61	-9.50	19.52	-6.63	-13.28	5.96
9	-10.61	11.21	15.04	16.20	12.04	-18.49	7.95	19.15	12.01
10	-5.87	-16.75	2.01	19.19	-18.83	15.41	-12.09	8.51	-1.85
11	12.85	17.18	4.90	-2.45	17.15	16.53	-18.78	0.02	-2.70
12	-19.38	11.03	3.48	-15.56	9.21	11.85	9.76	-1.16	13.01
13	-18.28	-0.53	-11.69	-9.68	-0.46	-16.05	0.00	-17.62	-16.66
14	-13.24	-2.57	-7.95	-3.65	3.14	-9.53	-0.80	7.28	-14.67
15	5.96	-2.13	-1.16	3.80	-10.51	-6.59	16.19	-18.30	-13.06
16	9.27	-7.75	-10.78	-9.51	-1.65	7.19	4.39	-17.14	-4.36
17	5.91	0.34	13.77	4.11	18.52	-14.54	4.71	0.87	13.26
18	-1.96	0.43	-12.21	8.45	1.87	8.85	14.38	-16.13	12.13

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Control method of constellation relative-configuration maintenance based on inter-satellite links

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