[发明专利]一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法

权利要求书

1.一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，其特征在于，包括：

判断可变构微纳卫星系统中各卫星单元模块的结构功能是否相同；所述可变构微纳卫星系统为由多个卫星单元模块连接组合形成的卫星系统；

如果所述可变构微纳卫星系统中各所述卫星单元模块的结构功能不同，则判断所述可变构微纳卫星系统的当前结构状态，得到所述可变构微纳卫星系统的初始构型；

获取所述初始构型中包含卫星单元模块数量最多的一条直线；将不包含在所述直线上的卫星单元模块均移动至所述直线上，构成直线型的中间构型；

将所述中间构型的卫星单元模块顺序按设定的排列顺序进行重新排列，得到直线构型；

将所述直线构型转化为目标构型，得到所述可变构微纳卫星系统的异构形态拓扑结构；

如果所述可变构微纳卫星系统中各所述卫星单元模块的结构功能相同，则判断所述可变构微纳卫星系统的当前结构状态，得到所述可变构微纳卫星系统的初始构型；

计算所述初始构型中各卫星单元模块和所述目标构型中各卫星单元模块的重合度；

若所述重合度小于设定阈值，则获取所述初始构型中包含卫星单元模块数量最多的一条直线；将不包含在所述直线上的卫星单元模块均移动至所述直线上，构成直线型的中间构型；

将所述直线型的中间构型转化为目标构型，得到所述可变构微纳卫星系统的同构形态拓扑结构；

若所述重合度大于等于设定阈值，则将所述初始构型与所述目标构型中重合的卫星单元模块部分定义为固定结构后，逐步移动所述初始构型中非重合的卫星单元模块，将所述初始构型转换为目标构型，得到所述可变构微纳卫星系统的同构形态拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，其特征在于，所述将不包含在所述直线上的卫星单元模块均移动至所述直线上，具体包括：判断初始构型中各卫星单元模块的可动性；根据所述可动性，将所述不包含在所述直线上的卫星单元模块沿所述初始构型表面，且按最短路径移动至所述直线上。

3.根据权利要求2所述的一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，其特征在于，当所述卫星单元模块不被除所述卫星单元模块之外的卫星单元模块包围或者所述卫星单元模块移走之后整个系统构型不会分裂为两段时，判定所述卫星单元模块具有可动性。

4.根据权利要求2所述的一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，其特征在于，采用A*算法确定所述卫星单元模块的最短移动路径。

5.根据权利要求1所述的一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，其特征在于，所述将所述中间构型的卫星单元模块顺序按设定的排列顺序进行重新排列，得到直线构型，具体包括：

使用广度优先搜索法遍历所述目标构型，得到遍历顺序；

按照所述遍历顺序对处于中间构型的各所述卫星单元模块的位序进行重新排列，得到所述直线构型。

6.根据权利要求1所述的一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，其特征在于，采用邻接矩阵表示卫星单元模块之间的连接关系；

采用特征向量矩阵表示相互连接的卫星单元模块的空间位置关系。

7.根据权利要求1所述的一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，其特征在于，所述计算所述初始构型中各卫星单元模块和所述目标构型中各卫星单元模块的重合度，具体包括：

在可变构微纳卫星系统的初始构型和目标构型所对应的无向图之间，确立顶点对应关系，建立顶点匹配表，通过遗传算法对顶点匹配寻优，得到优化的目标构型顶点匹配；然后计算得到所述初始构型和所述目标构型中卫星单元模块的重合度。

8.根据权利要求1所述的一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，其特征在于，所述移动所述初始构型中非重合的卫星单元模块，具体包括：同步进行非重合卫星单元模块的分离移动、非重合卫星单元模块的对接移动和非重合卫星单元模块的翻转移动。