[发明专利]基于图论和A*算法的模块化可重构卫星在轨自重构方法

权利要求书

1.基于图论和A*算法的模块化可重构卫星在轨自重构方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、将模块化卫星进行数学表示，构建位置矩阵，构建连接矩阵；

步骤二、将初始构型放入OPEN表；

步骤三、将OPEN表中节点进行排序，从中挑选出F(n)值最小的节点作为当前节点进行拓展；

节点表示构型的一个属性值；

步骤四、找出当前节点对应的当前构型中的连接模块；

步骤五、对当前构型中非连接模块进行拓展；

步骤六、将新拓展的节点与OPEN表中节点进行构型对比，若OPEN表中已经存在这种构型则更新该节点的三个距离G(n)、H(n)和F(n)；若OPEN表中不存在则计算新拓展的节点的三个距离G(n)、H(n)和F(n)，加入OPEN表；

步骤七、将新拓展的节点与目标构型进行构型对比，判断新拓展的节点是否为目标点，若是，结束；若否，将当前节点放入CLOSED表，执行步骤三；

所述步骤一中将模块化卫星进行数学表示，构建位置矩阵，构建连接矩阵；具体过程为：

建立坐标系，在一个给定卫星模块数量的前提下，将初始构型和目标构型模块简化为在坐标系中的一个点，构型中所有模块组成的点组成不重复的非空点集V，即位置矩阵；

模块间面与面的连接关系视为图中点与点连接的边，构型中所有面连接组成边集E，即连接矩阵；

构成一个由若干卫星模块组成的完整卫星的构型拓扑连接结构图G＝(V,E)；

所述步骤二中将初始构型放入OPEN表；具体过程为：

创建一个OPEN表和一个CLOSED表；

OPEN表中储存需要扩展的节点，CLOSED表中储存已经访问过的节点；

将初始构型放入OPEN表；

所述步骤三中将OPEN表中节点进行排序，从中挑选出F(n)值最小的节点作为当前节点进行拓展；具体过程为：

OPEN表按照F(n)从小到大进行排序，F(n)是由初始构型经由当前构型转换到目标构型的距离估计；

F(n)相等的情况下，以H(n)小的节点排在前边；表达式如下所示：

F(n)＝G(n)+H(n)

其中，G(n)为当前构型和初始构型的距离，H(n)为当前构型和目标构型的距离估计；k和p为常数，为当前构型和目标构型的最优匹配度量，为当前构型和目标构型不在同一位置的模块数，c_n为当前构型，c_t为目标构型。

2.根据权利要求1所述基于图论和A*算法的模块化可重构卫星在轨自重构方法，其特征在于：所述步骤四中找出当前构型中的连接模块；具体过程为：

采用Tarjan算法计算步骤一得到的构型拓扑连接结构图G＝(V,E)的割点，割点所代表的模块就是构型的连接模块，从而找到当前构型的所有连接模块，连接模块不参与重构过程中的构型拓展。

3.根据权利要求2所述基于图论和A*算法的模块化可重构卫星在轨自重构方法，其特征在于：所述步骤五中对当前构型中非连接模块进行拓展；具体过程为：

模块周围应存在连接模块，而运动过程中经过的位置不能存在模块。

4.根据权利要求3所述基于图论和A*算法的模块化可重构卫星在轨自重构方法，其特征在于：所述步骤六中将新拓展的节点与OPEN表中节点进行构型对比，若OPEN表中已经存在这种构型则更新该节点的三个距离G(n)、H(n)和F(n)；若OPEN表中不存在则计算新拓展的节点的三个距离G(n)、H(n)和F(n)，加入OPEN表；具体过程为：

计算更新后的节点和新拓展的节点的三个距离G(n)、H(n)和F(n)，具体过程为：

更新后的节点的G(n)和新拓展的节点的G(n)是由步骤四中当前节点的G(n)加1得到的；

更新后的节点的H(n)和新拓展的节点的H(n)是用该节点的构型和目标构型的最优匹配度量进行计算；过程为：

使用Kuhn-Munkres算法计算该节点的构型与目标构型的模块的一一对应关系，使得该节点的构型中卫星模块与目标构型中卫星模块的曼哈顿距离和最短，曼哈顿距离和最短称为最优匹配度量，作为A*算法的启发式函数，记为H(n)。