[发明专利]一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法

说明书

本发明公开了一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，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，若不同，则构建可变构微纳卫星系统的异构形态拓扑结构；反之，则构建可变构微纳卫星系统的同构形态拓扑结构。在构建异构形态拓扑结构的过程中，引入中间构型，将初始构型转换为中间构型后，再转换为直线构型，最后将直线构型转换为目标构型。在构建同构形态拓扑结构的过程中，需要判断初始构型和目标构型中各卫星单元模块的重合度，根据重合度的不同，采用不同的构建方法来构建同构形态拓扑结构。在本发明提供的可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，具有能够构建微纳卫星的多样化形态拓扑结构且变构灵活的特点。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法。

背景技术

近年来，微纳卫星在军、民领域已经从试验和技术验证进入了装备化、实用化的阶段。由于微纳卫星具有重量轻、体积小、成本低、研制周期短、功能密度高、性能价格比高、可进一步组网等特点，其在通信、遥感、导航、海洋监视、科学探测等领域都得到了迅速发展，已成为卫星技术的发展趋势之一。特别是在军事上，微纳卫星的灵活性、分散性和生存能力强，面对突发事件时，微纳卫星能迅速适应战术的要求，可快速发射。但是现阶段的微纳卫星存在形态单一的缺陷，每颗卫星的形态是固定的，只能实现特定的操作，解决特定的问题，这可能导致很多情况下卫星不能有效的执行任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，具有能够构建微纳卫星多样化的形态拓扑结构且变构灵活的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种可变构微纳卫星形态拓扑重建和变构方法，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。

可选的，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。