[发明专利]微纳航天器集群飞行控制系统及方法

权利要求书

1.一种微纳航天器集群飞行控制系统，其特征在于，包括第一拓扑获取模块、第二拓扑获取模块、第三拓扑获取模块及节点辨识模块，所述第一拓扑获取模块用于执行进程a)，即根据微纳航天器之间的通信链路信息流确定出测控网络通信拓扑及测控网络动力学，所述第二拓扑获取模块用于执行进程b)，即根据微纳航天器自身状态节点之间的信息流确定出本体动力学网络拓扑，所述第三拓扑获取模块根据两个所述动力学的耦合关系、合并所述测控通信网络拓扑和微纳航天器本体动力学网络拓扑并确定出集群广义网络拓扑，所述节点辨识模块辨识出所述集群广义网络拓扑的最小驱动状态节点集，该最小驱动状态节点集中的节点是测控接口节点及推力器配置的状态节点；

所述进程a)包括：

a1) 构建微纳航天器集群测控网络拓扑，根据可同步性对于所述测控网络拓扑的约束条件，得到能确保系统收敛性的信息拓扑集合，

a2) 根据最大匹配原理，将所述信息拓扑集合的信息拓扑转换为二分图，求解出所述二分图的最大匹配，

a3) 在所述最大匹配中，得出所有具有完美匹配特性或最少匹配节点的通信拓扑子集，

a4) 在所有所述通信拓扑子集中选择单向通信链路最少的通信拓扑，作为所述测控网络通信拓扑；

所述进程b)包括：

b1) 构建所述微纳航天器的本体动力学模型，

b2) 获取所述本体动力学模型的系统矩阵，将所述矩阵作为邻接矩阵，

b3) 根据所述邻接矩阵确定出与其对应的所述本体动力学网络拓扑。

2.如权利要求1所述的微纳航天器集群飞行控制系统，其特征在于，每个所述微纳航天器对应多组推力器。

3.一种微纳航天器集群飞行控制方法，其特征在于，包括如下进程：

a) 根据所述微纳航天器之间的通信链路信息流构建测控网络通信拓扑及测控网络动力学；

b) 根据所述微纳航天器自身状态节点之间的信息流构建动力学网络拓扑；

c) 根据测控网络动力学与本体动力学的耦合关系，合并所述测控网络通信拓扑和动力学网络拓扑而构建集群广义网络拓扑；

d) 辨识出所述集群广义网络拓扑的最小驱动状态节点集；

所述进程a)包括：

a1) 构建微纳航天器集群测控网络拓扑，根据可同步性对于所述测控网络拓扑的约束条件，得到能确保系统收敛性的信息拓扑集合，

a2) 根据最大匹配原理，将所述信息拓扑集合的信息拓扑转换为二分图，求解出所述二分图的最大匹配，

a3) 在所述最大匹配中，得出所有具有完美匹配特性或最少匹配节点的通信拓扑子集，

a4) 在所有所述通信拓扑子集中选择单向通信链路最少的通信拓扑，作为所述测控网络通信拓扑；

所述进程b)包括：

b1) 构建所述微纳航天器的本体动力学模型，

b2) 获取所述本体动力学模型的系统矩阵，将所述矩阵作为邻接矩阵，

b3) 根据所述邻接矩阵确定出与其对应的所述本体动力学网络拓扑。